Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Labs) провели важное исследование, которое проливает свет на процессы восстановления ДНК в мозге. Результаты их работы были опубликованы в журнале Nature Communications и могут стать основой для новых методов лечения нейродегенеративных заболеваний.
Мозг — это высокоспециализированный орган, в котором нейроны выполняют разные функции. Эти клетки не делятся, что делает их уязвимыми к повреждениям ДНК. Однако, несмотря на это, мозг должен поддерживать свою функциональность на протяжении всей жизни.
Научный сотрудник Синтия МакМюррей и научный сотрудник Арис Полизос из отдела молекулярной биофизики и комплексной биовизуализации Berkeley Labs выяснили, что повреждение ДНК в нейронах может служить своего рода контрольной точкой. Это открытие помогает ограничить накопление ошибок в геноме и предотвратить прогрессирование нейродегенеративных заболеваний.
Для проведения исследования ученые использовали инновационные методы. Они измеряли способность восстановления ДНК, профили экспрессии восстанавливаемых белков и уровни двухцепочечных разрывов в различных областях мозга у здоровых мышей. Лаборатория Закари Нагеля в T.H. Chan School of Public Health также внесла свой вклад в исследование, разработав метод мультиплексной флуоресцентной реактивации клеток-хозяев.
Исследование показало, что одноцепочечные разрывы, возникающие во время репарации ДНК, могут превращаться в двухцепочечные разрывы. Эти разрывы обратимо переключаются между состояниями в ответ на окислительные процессы. Клетка использует это обратимое преобразование как физиологическую контрольную точку, чтобы не только производить невосстановленные разрывы для продуктивных функций, но и ограничивать их выход за допустимые пределы.
Высокий уровень окислительного повреждения может привести к старению и заболеваниям, если накопление окислительных повреждений превышает нормальный порог. Это исследование предоставляет более тщательную основу для изучения повреждений и восстановления ДНК в нейронах, что может помочь в разработке новых методов лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, Хантингтона и Паркинсона.
В настоящее время МакМюррей и Полизос изучают нарушение регуляции выработки энергии в нейронах при болезни Хантингтона. Они также исследуют повреждение ДНК в этих нейронах во время прогрессирования заболевания. Их работа может стать основой для создания новых терапевтических мишеней для лечения этого заболевания.
Исследование Синтии МакМюррей и Ариса Полизоса открывает новые горизонты в понимании механизмов восстановления ДНК в мозге. Их работа может привести к разработке новых методов лечения нейродегенеративных заболеваний и улучшению качества жизни пациентов.
Литература:
Aris A. Polyzos et al, Base excision repair and double strand break repair cooperate to modulate the formation of unrepaired double strand breaks in mouse brain, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-51906-5