Учёные выяснили, почему нейроны разрушают ДНК, чтобы добраться до нужного места в мозге

В процессе формирования мозга нейроны проделывают долгий путь: они рождаются в одних областях, а затем мигрируют туда, где им суждено работать всю жизнь. Этот путь пролегает через чрезвычайно плотно упакованные клеточные структуры, и исследователи давно задавались вопросом: как клетка с крупным ядром умудряется протискиваться сквозь щели, которые значительно уже её самой?

Ответ, найденный учёными Киотского университета и Мирового института перспективных исследований имени iCeMS, опубликованный в журнале Nature в июне 2026 года, оказался неожиданным: нейрон намеренно разрывает собственную ДНК.

Механизм намеренного разрыва

Когда нейрон сжимается, чтобы протиснуться через узкое пространство, его ядро испытывает механическое давление. Это давление активирует фермент топоизомераза IIβ (TopoIIβ), который производит так называемые двухцепочечные разрывы ДНК — то есть разрезает обе нити двойной спирали одновременно.

Звучит пугающе: двухцепочечные разрывы ДНК — это именно тот тип повреждений, который считается наиболее опасным для клетки и связан с онкологическими заболеваниями. Однако исследователи обнаружили принципиально важную деталь: разрывы происходят не в случайных местах, а в участках генома, которые не критичны для выживания нейрона.

Более того, клетка немедленно запускает систему восстановления — механизм NHEJ (соединение негомологичных концов), который заделывает разрывы в течение 24 часов.

Что происходит, если восстановление нарушено

Чтобы убедиться в важности этого механизма, исследователи создали мышей, у которых в нейронах мозжечка был отключён ключевой фермент восстановления — ДНК-лигаза 4. Именно лигаза 4 запечатывает концы разорванной цепочки при NHEJ.

Последствия оказались наглядными: у этих мышей по мере взросления развивались прогрессирующие проблемы с равновесием и координацией. Мозжечок — регион мозга, ответственный за точность движений — у них формировался неправильно.

Это доказывает: механизм «разорви и восстанови» не побочный эффект, а необходимый шаг для нормального строительства мозга. Нейроны, которые не могут правильно разрушать и восстанавливать ДНК во время миграции, не достигают нужных мест и не формируют правильные нейронные связи.

Почему это важно

Открытие переворачивает устоявшееся представление о том, что ДНК в живых клетках должна быть неприкосновенна. Оказывается, контролируемое, временное и пространственно ограниченное разрушение генетического материала — часть нормальной физиологии.

Исследование также имеет прямые клинические последствия:

• Нарушения в системе восстановления ДНК (включая NHEJ) связаны с рядом нейродегенеративных заболеваний и рака.
• Понимание того, что нейрональная миграция зависит от точно регулируемых разрывов ДНК, открывает новые направления в изучении пороков развития мозга.
• Аналогичные механизмы, вероятно, задействованы и в других типах мигрирующих клеток — иммунных, раковых, — что делает открытие потенциально значимым далеко за пределами нейронауки.

Читайте также по теме: исследованиях мозга и новых лекарствах.