Az agysejtek megtörik a DNS-t a gyorsabb tanulás érdekében
2021 / 09 / 12 / Perei Dóra
Az agysejtek megtörik a DNS-t a gyorsabb tanulás érdekében
A kutatók mostanáig a daganatos megbetegedésekkel és az öregedéssel azonosították a  kettős szálú töréseket, ám most úgy tűnik, hogy a neuronok mindennapos működésében is fontos szerepük van.    

A gyors döntések és a gyors alkalmazkodás képessége életmentő lehet, egy új kutatás eredményei szerint pedig ilyenkor az agy tanulásért és emlékezésért felelős gének gyorsabb kifejezése érdekében az agyi neuronok a szükséges helyeken eltörik a DNS-t, majd csak később egyesítik újra a töredezett genomot.

Magyar orvosok felfedezése szerint az Ayahuasca fő pszichedelikuma segíti a sztrókbetegek gyógyulását Ismét a Semmelweis Egyetem kutatóinak sikereiről számolhatunk be, ezúttal a sztrók, avagy agyi infarktus okozta egészségkárosodás enyhítésében.

Jelen kutatás eredményei azon túl, hogy új megvilágításba helyezik amit a tudomány eddig tudott az agyi plaszticitásról, egyúttal arra is rávilágítanak, hogy a DNS törése hozzátartozik a sejtek normális működéséhez. Ez pedig arra készteti a szakma képviselőit, hogy mostantól nézzék más szemmel az öregedés és a betegség kapcsán megfigyelt töréseket is.

Kettős szálú törések

Az úgynevezett kettős szálú törések akkor keletkeznek, amikor a DNS kettős hélixének mindkét szálában megszakad a folytonosság. A keletkező töréseket a kutatók mostanáig a rendkívül veszélyes genetikai károsodások közé sorolták, amely elsősorban betegségek és az öregedés során alakul ki. Mindemellett eddig úgy tűnt, hogy ezek a hibák nagyon nehezen javíthatók, hiszen nincs egy ép minta (szakszóval templát), amely alapján össze lehetne illeszteni, illetve kiegészíteni a szálvégeket.

A szakértők természetesen egy ideje már arra is rájöttek, hogy bizonyos folyamatok során a DNS teljes törése konstruktív lehet. Ide tartozik például a rekombináció, amikor is a sejtek osztódnak, a kromoszómák pedig széttöredeznek, majd új kombinációkban összeállnak. A DNS törése továbbá az immunrendszer fejlődésénél is jól jön, pontosabban amikor a rekombináción segítségével változatos antitestcsoportok keletkeznek.

Ahogy arra utaló jelek is vannak, hogy a kettős szálú törések az idegi fejlődés során is megjelenhetnek, elősegítve a genomok aktiválódását.

A fenti történésekre ugyanakkor elsősorban a szabályt erősítő kivételekként tekintett a szakma, és úgy vélték, hogy a kettős szálú törések bizonyos fejlődési szakaszokban és bizonyos, pontosan meghatározott helyzetekben ugyan kétségkívül hasznosak lehetnek, ám ezeket leszámítva kifejezetten károsak, és valamilyen kóros, degeneratív folyamathoz köthetők.

Az elméletükre rácáfoló első kísérlet még 2015-ben született, amikor is Li-Huei Tsai, az MIT kutatója csapataival egy korábbi Alzheimer-kórral kapcsolatos tanulmány eredményeit próbálta mélyrehatóbban kielemezni. A folyamat során bebizonyosodott, hogy a betegségnél a kettős szálú törések felhalmozódnak a neuronokban. A kutatók nagy meglepetésére a laboratóriumi körülmények között tenyésztett, egészséges idegsejtek stimulálása ugyancsak kettős szálú törések megjelenéséhez vezetett, amelyek ráadásul legalább

egy tucat olyan gén kifejeződéséhez hozzájárultak, amelyek a tanulással és az emlékezéssel kapcsolatos gyors szinaptikus tevékenységet segítik.

A szakértők ezek után valószínűsítették, hogy a törések nyomán olyan enzimek szabadulnak fel, amelyek korábban megakadtak a DNS mentén, most azonban segítik a szomszédos gének gyorsabb átírását, azaz transzkripcióját. Ezt az elgondolást a szakma többsége kétkedéssel fogadta, mivel az elmúlt évtizedek során annyira beivódott a tudományos köztudatba, hogy a kettős szálú törések alapvetően csak károsak lehetnek, hogy az eredmények ellenére is elképzelhetetlennek tűnt, hogy azoknak bármik élettani hasznuk legyen.

Márpedig a teória mégis helyesnek bizonyult

Tsai és kollégái eredményeit négy évvel később Paul Marshall, a Queenslandi Egyetem kutatója is megerősítette. Ezen kutatásból ráadásul az is nyilvánvalóvá vált, hogy a DNS törése két hullámban fokozza a gének átíródását:

először közvetlenül a törés után, majd pár órával később.

A tanulmány szerzői azt gyanították, hogy első körben valóban az történik, amit Tsai csapata felvetett, vagyis a törés nyomán enzimek szabadulnak fel, amelyek aztán elősegítik a transzkripciót. A folyamattal egy időben pedig a törés helye metilcsoporttal címkéződik. Később, miután megkezdődik a DNS javítási folyamata, ez a címke eltávolítódik, amitől újabb enzimek szabadulnak fel, beindítva az átíródás második szakaszát.

Az emberi "miniagy" nyithat ajtót a jövő gyógyszereinek A miniagy tanulmányozása az orvostudományban nem újdonság. Viszont most kidolgoztak egy új, rettenetesen hatékony módszert ezek tanulmányozására. Mindez segíthet a személyre szabott gyógyszerek kifejlesztésében is.

Az azóta eltelt idő alatt több független kutatás is készült a témában, amelyek egytől egyig alátámasztották a korábbi eredményeket, vagyis a teória helyességét. Egy 2020-as kutatás során például az is bebizonyosodott, hogy kettős szálú törés nem csupán az emlékek formálódása, de azok felidézése során is előfordulhat. Egy idén megjelent új tanulmányban pedig Tsai és kollégái azt prezentálták, hogy

a génkifejeződés ezen szisztémája kifejezetten gyakori lehet az agyban.

Az MIT munkatársai ezúttal viszont nem tenyésztett sejteket, hanem élő egerek agyi neuronjait vizsgálták. Az állatok enyhe áramütéseket kaptak, hogy ezáltal megismerjék környezetüket, majd amikor a kutatók feltérképezték a hippokampusz és a prefrontális kéreg sejtjeinek génműködését, közel száz gén közelében azonosítottak kettős szálú töréseket.

Érdekesség, hogy ugyan csak kisebb mennyiségben, de a kontrollcsoport agyában is találtak ilyen töréseket, vagyis mindazon rágcsálókban, amelyeket nem tettek ki áramütésnek. Ez alapján tehát úgy fest, hogy ezek a törések az agy működésének mindennapos részei, ami a kutatók számára a leginkább meglepő az egészben. Az eredményeket pedig csak megerősíti, hogy kettő szálú töréseket a neuronokon kívül másutt is, méghozzá

a gliasejtekben is megfigyeltek, ami azt sugallja, hogy a DNS törése több sejttípusban is szerepet játszhat a génkifejeződés szabályozásában.

Hozzátették: a DNS ilyen törése mindent leszámítva rendkívül kockázatos dolog, és ha gyakran ismétlődik ugyanazon a helyen, és/vagy a javítás helytelenül történik, az genetikai információvesztéshez vezethet.

Míg a törések javításának elmaradása akár teljesen meg is akadályozhatja a sejtműködést. Elképzelhető tehát, hogy az olyan neurodegeneratív betegségek esetén, mint amilyen az Alzheimer, a fő problémát nem is a DNS törése jelenti, hanem az, hogy a javító mechanizmusok kevésbé hatékonyak. Szintén hasonló gondok jelentkezhetnek az öregedés során és tumorbetegségek esetén is.

(Fotók: Getty Images Hungary)

További cikkek a témában:

Magyar kutatók fedezték fel az agyunk fenyegetésre reagáló idegsejtjeit A Semmelweis Egyetem kutatói egészen pontosan a fenyegetettségre adott reakció során kialakuló válaszadást szabályozó sejtcsoportot azonosították az emberi agyban.

Úgy tűnik alábecsültük a dopamin és a szerotonin szerepét életünk alakításában Egy új kutatás szerint ugyanis a neurotranszmitterek nem csupán boldogságkoktélt kevernek az agy örömközpontjában, de mindennapi döntéseikben, sőt a világ érzékelésében is fontos szerepük van.

Megtalálták az intelligencia helyét az agyban A parieto-frontális integrációs elmélet nem egy szitokszó, hanem válasz a kérdésre, miszerint hol található az agyban az intelligencia?


Kövesd a Rakétát a Facebookon is!
Kövess, üzenj, kommentelj a Rakéta Facebook oldalán!
Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!

Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.