Хотя Pol? уже было известно, что он предотвращает отмирание незрелых клеток в головном мозге, помогая восстанавливать ДНК в нервных стволовых клетках, но что он делает в зрелых нейронах, было неясно. Исследователи из Университета Осаки ответили на этот вопрос, создав мышей, у которых неделящиеся зрелые нейроны лишены Pol?. Они обнаружили, что у этих мышей было гораздо больше разрывов в ДНК, особенно в областях CA1 и CA3 гиппокампа – области мозга, критически важной для обучения и памяти.
Разница в количестве перерывов достигла пика примерно через две недели после рождения, а затем уменьшилась, что указывает на то, что это явление связано с развитием мозга.
На протяжении всей жизни экспрессия генов может изменяться, когда определенные молекулы, называемые метильными группами, присоединяются или отделяются от ДНК. Во время развития мозга паттерны метилирования и деметилирования ДНК могут влиять на нейроны и на то, как они взаимодействуют друг с другом.
Это, в свою очередь, может повлиять на поведение и умственные способности в будущем. Однако этот процесс, по-видимому, повреждает ДНК. «Мы обнаружили, что двухцепочечные разрывы в ДНК нейронов гиппокампа CA1 связаны с деметилированием ДНК», – объясняет Суго. «Когда мы предотвратили активное деметилирование, мы больше не увидели увеличения количества двухцепочечных разрывов, хотя Pol? остался отсутствующим.«С другой стороны, целенаправленное инициирование деметилирования ДНК привело к большему количеству разрывов в ДНК, тем самым подтверждая взаимосвязь.
Затем команда сосредоточилась на том, что происходит с мышами из-за всех двухцепочечных разрывов ДНК. Анализ пораженных нейронов показал, что в дополнение к измененной экспрессии генов дендриты – ветвистые части нейронов, которые получают данные от других нейронов – были тоньше, короче и менее сложны, чем у контрольных мышей.
Наряду с этими изменениями в развивающемся гиппокампе, мыши сами испытывали трудности с формированием определенных видов воспоминаний.
"Хотя наши результаты указывают на роль Пола? в поддержании генома во время эпигенетической регуляции экспрессии генов во время развития гиппокампа, – говорит Суго, – остается неясным, почему поддержание генома нейронов необходимо в настоящее время. Мы надеемся выяснить, связан ли этот процесс с изменениями генома, наблюдаемыми при психических заболеваниях."