Um estudo publicado na Nature relata que neurônios recém-nascidos podem sofrer quebras de fita dupla no DNA ao passarem por espaços apertados no cérebro em desenvolvimento, e que células saudáveis geralmente reparam a maior parte desse dano em cerca de um dia.
O cérebro em desenvolvimento força os neurônios recém-formados a viajar através de tecidos densamente compactados para atingir seus destinos, incluindo o córtex cerebral, forçando a passagem por lacunas estreitas entre fibras e células vizinhas.
Um estudo publicado na Nature por pesquisadores liderados pela professora Mineko Kengaku, do Instituto de Ciências de Materiais Celulares Integrados (WPI-iCeMS) da Universidade de Kyoto, relata que essa migração confinada está associada a quebras de fita dupla — um dos tipos mais graves de dano ao DNA — que ocorrem em neurônios em migração.
Para investigar o mecanismo, a equipe guiou neurônios através de microcanais projetados para imitar os espaços confinados do tecido cerebral em desenvolvimento. Usando marcadores fluorescentes, eles observaram o surgimento de quebras no DNA à medida que os neurônios se moviam através desses canais e sua diminuição após as células saírem; o relatório afirma que a maioria das quebras foi reparada dentro de 24 horas e que os neurônios continuaram a funcionar normalmente.
Os pesquisadores atribuem o dano à topoisomerase IIβ, uma enzima que normalmente faz cortes temporários no DNA para aliviar o estresse torcional antes de religar as fitas. Sob estresse mecânico durante o espremimento, diz o estudo, a enzima pode ficar presa em um estado intermediário, deixando extremidades de DNA que são então reunidas através da via de reparo de união de extremidades não homólogas.
O relatório também descreve uma diferença em relação aos padrões observados em células cancerígenas migrando através de confinamento semelhante: as quebras neuronais concentraram-se em regiões genômicas com menos probabilidade de interromper funções gênicas essenciais, o que os autores sugerem que pode ajudar os neurônios a tolerar danos transitórios.
Para examinar o que acontece quando o reparo é prejudicado, os pesquisadores criaram camundongos nos quais os neurônios cerebelares recém-formados não possuíam DNA ligase 4, uma enzima necessária para reparar quebras de fita dupla no DNA. De acordo com o estudo, os camundongos pareceram se desenvolver normalmente no início, mas depois apresentaram problemas de equilíbrio leves e progressivamente piores na idade adulta — sintomas que os autores dizem se assemelhar a características de algumas condições humanas ligadas à instabilidade genômica que afeta o cerebelo.
“O cérebro em desenvolvimento parece ter evoluído para tolerar e reparar o dano neuronal de forma eficiente”, disse Kengaku.
O trabalho foi relatado como uma colaboração envolvendo a Universidade de Kyoto, a Universidade de Tóquio, a Universidade de Osaka, a Universidade Nacional de Singapura e o Instituto Metropolitano de Ciência Médica de Tóquio.
