మెదడు రూపుదిద్దుకుంటున్నప్పుడు కొత్తగా పుట్టిన న్యూరాన్లు DNAని విరిచేరు, మరమ్మతు చేస్తాయి

ఒక ప్రమాదకర ప్రయాణం సాధారణ మెదడు నిర్మాణంలో భాగంగా కనిపిస్తోంది

అభివృద్ధి చెందుతున్న మెదడులో కొత్త న్యూరాన్లు తమ తుది గమ్యస్థానాలకు సులభంగా చేరవు. సెరిబ్రల్ కార్టెక్స్‌ను ఏర్పాటు చేయడానికి, అవి జనసాంద్రత ఎక్కువగా ఉన్న, యాంత్రికంగా కఠినమైన కణజాలం గుండా కదలాలి, ఇతర కణాలు మరియు నిర్మాణ తంతువుల మధ్య నెమ్మదిగా దూరుతూ, ఆపై గ్రహణ, కదలిక, ఆలోచనలకు మద్దతిచ్చే సర్క్యూట్లలో చేరాలి. Natureలో ప్రచురితమైన కొత్త అధ్యయనం ప్రకారం, ఈ వలసతో అనుకోని జీవశాస్త్రీయ ఖర్చు వస్తుంది: ఈ కణాలలో చాలా DNAలో డబుల్-స్ట్రాండ్ బ్రేక్స్ ఏర్పడతాయి, ఇవి జన్యుపరమైన నష్టంలో అత్యంత తీవ్రమైన రూపాల్లో ఒకటి.

ఈ కనుగొన్న దాని ఆకర్షణీయమైన అంశం నష్టం జరుగుతుందనే విషయం మాత్రమే కాదు, అది సాధారణ కార్టెక్స్ నిర్మాణ సమయంలో క్రమం తప్పకుండా జరుగుతున్నట్టుగా కనిపించడం కూడా. క్యోటో యూనివర్సిటీ Institute for Integrated Cell-Material Sciences మరియు సహకారుల పరిశోధకులు, అభివృద్ధి చెందుతున్న మెదడు ఈ ఒత్తిడిని తట్టుకోగలదని నివేదించారు, ఎందుకంటే ప్రభావిత న్యూరాన్లు ఈ బ్రేక్స్‌ను త్వరగా మరమ్మతు చేస్తాయి, దీనివల్ల శాశ్వత హాని కలగకముందే అది జరుగుతుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, సాధారణంగా కణీయ అత్యవసర పరిస్థితిగా భావించేది ప్రాథమిక మెదడు అభివృద్ధిలో ఒక అంతర్నిర్మిత లక్షణం కూడా కావచ్చు.

ఇది పెరుగుతున్న మెదడులో బలహీనతను శాస్త్రవేత్తలు ఎలా చూస్తారో తిరిగి నిర్వచిస్తుంది. DNA డబుల్-స్ట్రాండ్ బ్రేక్స్ సాధారణంగా మ్యూటేషన్, కణమృతి లేదా వ్యాధితో అనుసంధానించబడతాయి. అయినా, ఈ సందర్భంలో, మరమ్మతు యంత్రాంగం వేగంగా పనిచేస్తే, అవి సాధారణ అభివృద్ధి ప్రక్రియకు ఉప ఉత్పత్తిగా ఉద్భవించగలవని అధ్యయనం సూచిస్తుంది. DNA నష్టం హానికరం కాదని ఈ పని వాదించడం లేదు. బదులుగా, యాంత్రిక ఒత్తిడి, కణ అనుకూలనం, వేగవంతమైన మరమ్మతు మధ్య ఉన్న సన్నని సమతౌల్యాన్ని ఇది సూచిస్తోంది.

చలనం DNA నష్టానికి ఎలా అనుసంధానించారో టీమ్ చూపింది

సాంద్రమైన కణజాలం గుండా కదిలేటప్పుడు కొత్తగా పుట్టిన న్యూరాన్లు ఎదుర్కొనే భౌతిక సవాలుపై పరిశోధకులు దృష్టి పెట్టారు. ఆ ప్రయాణమే నష్టాన్ని ప్రేరేపించగలదా అని పరీక్షించడానికి, అభివృద్ధి చెందుతున్న మెదడులో కనిపించే ఇరుకైన ఖాళీలను అనుకరించేలా రూపొందించిన మైక్రోచానెల్స్ ద్వారా న్యూరాన్లను మార్గనిర్దేశం చేసి, పరిస్థితులను ప్రయోగాత్మకంగా పునఃసృష్టించారు. ఫ్లోరెసెంట్ మార్కర్లను ఉపయోగించి, కణాలు ఆ ఇరుకైన ప్రదేశాల గుండా వెళ్తున్నప్పుడు డబుల్-స్ట్రాండ్ బ్రేక్స్ కనిపించాయని, తర్వాత కణాలు బయటకు వచ్చిన తర్వాత అవి మాయమయ్యాయని వారు గమనించారు.

అధ్యయనం ప్రకారం, ఎక్కువ నష్టం 24 గంటలలోపే మరమ్మతు అయింది, మరియు ఆ సమయంలో న్యూరోనల్ పనితీరుపై దీర్ఘకాలిక ప్రభావాలు కనిపించలేదని మూల వ్యాసం చెబుతోంది. ఈ వేగవంతమైన పునరుద్ధరణ పేపర్ ప్రాముఖ్యతలో ప్రధానమైనది. ఇది అభివృద్ధి చెందుతున్న మెదడు తప్పనిసరి గాయానికి గురవడమే కాకుండా, కీలక నిర్మాణ దశలో పునరావృతమయ్యే ప్రమాదాన్ని నిర్వహించే మార్గాన్ని అభివృద్ధి చేసిందని సూచిస్తుంది.

పరిశోధకులు ఈ బ్రేక్స్‌ను Topoisomerase IIβ అనే ఎంజైమ్‌కు అనుసంధానించారు, ఇది సాధారణంగా DNAలో ఉన్న టార్షనల్ ఒత్తిడిని తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది. రోజువారీ కణ క్రియలో DNA ముడిపడిపోవచ్చు, ఒత్తిడికి లోనవవచ్చు, మరియు తంతువులు మళ్లీ కలపబడే ముందు ఆ ఒత్తిడిని సడలించడానికి ఈ ఎంజైమ్ నియంత్రిత కోతలు వేస్తుంది. అయితే యాంత్రిక ఒత్తిడిలో, ఈ ఎంజైమ్ మధ్యలోనే చిక్కుకుపోవచ్చని అధ్యయనం కనుగొంది, దీంతో శుభ్రమైన మరమ్మతు చక్రాన్ని పూర్తి చేయకుండా తెగిన DNA చివర్లు మిగిలిపోతాయి.

ఆ తెగిన చివర్లు తర్వాత nonhomologous end joining అనే మరమ్మతు యంత్రాంగం ద్వారా తిరిగి కలుస్తాయి. ఆ మార్గం ఒక రకమైన అత్యవసర పునరుద్ధరణ వ్యవస్థలా పనిచేస్తుంది, యాంత్రిక ఒత్తిడి తగ్గిన తర్వాత చివర్లను మళ్లీ అతికిస్తుంది. సాధారణ న్యూరోనల్ వలస ఒక సాధారణ అభివృద్ధి సంఘటనను విస్తృత వైఫల్యంగా మార్చకుండా కొనసాగడానికి ఈ మరమ్మతే కారణమని అధ్యయనం యొక్క ప్రధాన వాదన.

ఇది ప్రాథమిక జీవవిజ్ఞానాన్ని దాటి ఎందుకు ముఖ్యం

ఈ కనుగొన్లు న్యూరాలజికల్ ప్రమాదంపై ఒక విస్తృత ప్రశ్నను తెరుస్తాయి. ఆరోగ్యంగా అభివృద్ధి చెందుతున్న మెదడు క్రమం తప్పకుండా తీవ్రమైన DNA గాయాలను ఉత్పత్తి చేసి, వాటిని మరమ్మతు చేస్తే, ఆ మరమ్మతు సామర్థ్యపు పరిమితులు అత్యంత ముఖ్యమవుతాయి. సాధారణ పరిస్థితుల్లో పనిచేసే వ్యవస్థ, మరమ్మతు ఆలస్యం అయినప్పుడు, అసంపూర్ణంగా ఉన్నప్పుడు లేదా జన్యుపరంగా దెబ్బతిన్నప్పుడు మరింత ప్రాముఖ్యాన్ని సంతరించుకుంటుంది.

ఇది ఈ పని అభివృద్ధి న్యూరోసైన్స్‌ను మించి ఎందుకు ప్రతిధ్వనించవచ్చనే ఒక కారణం. మస్తిష్క సహనశీలత యొక్క పరిమితులు మరియు మరమ్మతు అసంపూర్ణంగా ఉన్నప్పుడు ఏమి జరుగుతుందో అర్థం చేసుకోవడం శాస్త్రవేత్తలను వివిధ న్యూరాలజికల్ పరిస్థితులను అర్థం చేసుకోవడానికి దగ్గర చేయగలదని ప్రధాన పరిశోధకురాలు Mineko Kengaku చెప్పినట్లు మూల వ్యాసం ఉటంకిస్తోంది. ఈ అధ్యయనం నిర్దిష్ట రుగ్మతలకు ప్రత్యక్ష సంబంధాలను స్థాపించదు, కానీ అభివృద్ధి ఒత్తిడి, DNA మరమ్మతు లోపాలు లేదా అసాధారణ కణజాల వాతావరణాలు తరువాత సమస్యలకు ఎలా దోహదపడతాయో అడగడానికి ఒక సాధ్యమైన రూపరేఖను అందిస్తుంది.

ఇది సాధారణ అభివృద్ధి ఒత్తిడి మరియు రోగకారక నష్టం మధ్య తేడాను కూడా మరింత స్పష్టంచేస్తుంది. అదే రకమైన DNA బ్రేక్ సందర్భం, సమయం, కణం కోలుకునే సామర్థ్యంపై ఆధారపడి చాలా భిన్నమైన పరిణామాలను కలిగి ఉండవచ్చు. అభివృద్ధి చెందుతున్న కార్టెక్స్‌లో, వలస సమయంలో తాత్కాలికంగా పెరిగే నష్టాన్ని తట్టుకునేలా న్యూరాన్లు సిద్ధంగా ఉన్నాయని అధ్యయనం సూచిస్తోంది. క్యాన్సర్ సహా ఇతర జీవజాల పరిసరాల్లో, ఇలాంటి వలస-సంబంధిత నష్టం చాలా భిన్నంగా రూపుదిద్దుకోవచ్చని మూలం పేర్కొంటోంది.

ఈ వ్యత్యాసం ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే DNA నష్టం ఒక్క కథ కాదని ఇది రेखांकితం చేస్తుంది. దానికి అర్థం ఏమిటి అనేది దాన్ని ఏది కలిగించిందో, దాన్ని తిరిగి మళ్లించగలమో లేదో, తర్వాత ఏమి జరుగుతుందో అనే వాటిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అభివృద్ధి చెందుతున్న మెదడు ఈ బ్రేక్స్‌ను తనను తాను నిర్మించుకునే ప్రక్రియలో నిర్వహించదగిన పరిణామంగా చూస్తున్నట్టుగా కనిపిస్తోంది. ఆ నిర్వహణ విఫలమైనప్పుడు వ్యాధి ప్రారంభమవచ్చు.

అభివృద్ధి లچీలతపై కొత్త దృష్టి

ఈ అధ్యయనం యొక్క అత్యంత ముఖ్యమైన సూచనల్లో ఒకటి భావనాత్మకమైనది. మెదడు అభివృద్ధిని తరచుగా అతి కచ్చితమైన సమన్వయంతో సాగేదిగా వర్ణిస్తారు, కానీ ఈ పని ఆ సమన్వయం ఎంత భౌతికంగా కఠినమో హైలైట్ చేస్తుంది. కణాలు కేవలం రక్షిత వాతావరణంలో జన్యు సూచనలను చదువడం లేదు. అవి ఇరుకైన ప్రదేశాల గుండా కదులుతున్నాయి, యాంత్రిక బలాలను ఎదుర్కొంటున్నాయి, మరియు మరమ్మతు చేయబడే ముందు వైఫల్యానికి నెట్టబడగల అణు వ్యవస్థలపై ఆధారపడి ఉన్నాయి.

దాంతో అభివృద్ధి చెందుతున్న కార్టెక్స్ ఒక స్థిర బ్లూప్రింట్ లాగా కాకుండా, క్రియాశీల నిర్మాణ స్థలంగా కనిపిస్తోంది, అక్కడ నష్టం నియంత్రణ పనిలో భాగం. పరిశోధకుల మైక్రోచానెల్ ప్రయోగాలు కూడా ఈ విషయాన్ని బలపరుస్తున్నాయి, ఎందుకంటే ఆకృతి మరియు నిర్బంధం మాత్రమే బ్రేక్స్‌ను ప్రేరేపించడానికి సరిపోతాయని అవి చూపించాయి. ప్రమాదం మార్గంలోనే నిర్మితమై ఉంది.

భవిష్యత్ పరిశోధనల కోసం, ఈ మరమ్మతు వ్యవస్థ ఎప్పుడు ఇక సరిపోదో నిర్వచించడం స్పష్టమైన తదుపరి దశ. కొన్ని న్యూరాన్ జనాభాలు ఇతరులకన్నా ఎక్కువగా గురవుతాయా, గర్భధారణ సమయంలో సమయం ప్రమాదాన్ని మారుస్తుందా, మరియు పర్యావరణ లేదా జన్యుపరమైన అంశాలు మరమ్మతు చేయగల ప్రక్రియను హానికరమైనదిగా మార్చగలవా అనే విషయాలను శాస్త్రవేత్తలు తెలుసుకోవాలనుకుంటారు. అంతే ముఖ్యంగా, అధ్యయనం నమూనా వ్యవస్థల్లో కనిపిస్తున్నంత విస్తృతంగా ఈ విధానాలు మానవ అభివృద్ధిలో కూడా పనిచేస్తాయా అని వారు అడగవచ్చు.

ప్రస్తుతం, ఈ పని ప్రారంభ మెదడు రూపకల్పనపై మరింత స్పష్టమైన, సూక్ష్మమైన చిత్రాన్ని అందిస్తోంది. కొత్తగా పుట్టిన న్యూరాన్లు తీవ్రమైన DNA అంతరాయాన్ని అభివృద్ధి తప్పు కావడం వల్ల కాదు, స్థానానికి చేరుకోవడం సహజంగానే ప్రమాదకరం కావడం వల్ల భరిస్తున్నట్టు కనిపిస్తోంది. ఆశ్చర్యకరమైన విషయం ఏమిటంటే, ఆ ప్రమాదానికి మెదడు ముందే సిద్ధంగా ఉన్నట్టుంది, నిర్మాణం షెడ్యూల్ ప్రకారం కొనసాగేందుకు బ్రేక్స్‌ను తగినంత వేగంగా మరమ్మతు చేస్తోంది.

ఈ వ్యాసం Medical Xpress నివేదిక ఆధారంగా ఉంది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.