Los investigadores de la Universidad de Osaka descubren que la deficiencia de ADN polimerasa β Polβ en las células madre neurales afecta la supervivencia neuronal y la red neuronal en el cerebro en desarrollo.
El ADN es el código de computadora que programa cada evento en el cuerpo. A pesar de la importancia de la fidelidad al ADN, a medida que el cuerpo se desarrolla, las células crecen y se replican, el ADN se da vuelta constantemente. Este proceso repetido puede comprometer el ADN, por lo que elel cuerpo tiene muchas máquinas de reparación de ADN. Utilizando ratones, los científicos de la Universidad de Osaka informan un defecto en un tipo de maquinaria, la ADN polimerasa β Polβ, causa el subdesarrollo de las cortezas del cerebro y la red axonal. Los hallazgos podrían ayudar a explicar los trastornos del desarrollo cortical, comoautismo y microcefalia.
"Polβ es responsable de reparar el daño de la base del ADN en el cerebro. Debido a que muchos trastornos neurológicos están asociados con mutaciones de novo, queríamos estudiar cómo la pérdida de Polβ afecta el desarrollo neuronal", dijo el profesor asistente Noriyuki Sugo, experto en el estudiode Polβ en el desarrollo del cerebro.
"Encontramos evidencia de que Polβ tiene un papel en el desarrollo del cerebro pero no de otros órganos y que su defecto causa roturas catastróficas de doble cadena de ADN DSB y la consiguiente muerte celular en ciertas regiones de la corteza en desarrollo", continuó..
Estas regiones representan una de las primeras etapas del desarrollo cortical, y la generación de neuronas corticales es fundamental para la conexión en red neuronal adecuada.
En el presente estudio, Sugo y su equipo prepararon ratones mutantes deficientes en Polβ. Estos ratones mostraron una gran cantidad de DSB en progenitores neurales, las células madre que eventualmente producen neuronas. En consecuencia, muchas neuronas inmaduras murieron por apoptosis.Además, los ratones mostraron defectos en el desarrollo de la anatomía específica del cerebro y el crecimiento del axón en tipos de células específicos, lo que sugiere un subdesarrollo de la corteza y de las redes neuronales.
"Descubrimos que la deficiencia de Polβ condujo a una mayor muerte de las células neuronales en las capas más profundas que las capas superiores de la corteza. Las capas más profundas eran más delgadas", dijo Sugo. Agregó que las neuronas de las capas más profundas estaban marcadas por una tasa más alta de DSB.
Las neuronas formadas en estas capas se consideran esenciales para las primeras etapas de las redes neuronales. Por lo tanto, incluso si las células logran escapar de la muerte, es probable que los circuitos cerebrales se vean comprometidos.
Finalmente, el desarrollo adecuado depende de factores genéticos y epigenéticos. La corrección del daño del ADN por Polβ es un ejemplo de regulación genética. Además, los investigadores encontraron que la desmetilación del ADN, un ejemplo de regulación epigenética, también es anormal en ratones con deficiencia dePolβ. Juntos, Sugo argumenta que los hallazgos son una fuerte evidencia de la importancia de Polβ en la expresión génica adecuada en el desarrollo cortical y proporcionan un nuevo objetivo para el estudio de los síndromes y trastornos asociados.
"El cerebro se construye activamente en etapas embrionarias. Los progenitores neuronales producen muchas neuronas, su ADN genómico se procesa constantemente. Los defectos en la función Polβ podrían ser un nuevo objetivo para explicar los trastornos del desarrollo cortical".
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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