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C'è qualcosa di paradossale nel modo in cui si costruisce un cervello, e riguarda i neuroni che, a quanto pare, devono spezzare il proprio DNA per arrivare dove serve. Sembra un controsenso, eppure è proprio quello che hanno osservato i ricercatori dell'Università di Kyoto insieme ad altri istituti. Le cellule nervose appena formate, durante lo sviluppo, subiscono danni gravissimi al loro materiale genetico e poi li riparano in fretta, come se nulla fosse. Una scoperta che ribalta diverse certezze e che è stata pubblicata sulla rivista Nature. Il viaggio di queste cellule non è una passeggiata. Per raggiungere la corteccia cerebrale, dove diventeranno parte della rete di comunicazione del cervello, i neuroni appena nati devono attraversare un tessuto fittissimo, infilandosi in spazi strettissimi tra fibre e cellule vicine. È proprio questa pressione fisica a generare il problema. Durante il tragitto compaiono le cosiddette rotture a doppio filamento, una delle forme più severe di danno al DNA, quella in cui entrambi i filamenti della doppia elica vengono tagliati di netto. Cosa succede mentre i neuroni si muovono Di solito queste rotture si associano a mutazioni, malfunzionamenti cellulari, persino alla morte della cellula. Invece qui fanno parte del normale sviluppo della corteccia cerebrale. Nei cervelli sani il danno viene riparato rapidamente, prima che possa lasciare strascichi. Per capire come tutto questo accada, il gruppo guidato dalla professoressa Mineko Kengaku ha ricreato in laboratorio le difficoltà fisiche affrontate dalle cellule, facendole passare attraverso microcanali pensati per imitare gli spazi angusti del tessuto cerebrale in crescita. Grazie a marcatori fluorescenti, i ricercatori hanno visto comparire le rotture mentre i neuroni avanzavano nei canali. Una volta usciti dall'altra parte, il danno spariva poco a poco. La maggior parte delle rotture veniva riparata entro 24 ore e le cellule continuavano a funzionare regolarmente. La responsabile di tutto questo è un enzima, la Topoisomerasi IIβ, che normalmente aiuta a gestire le tensioni interne al DNA tagliando temporaneamente i filamenti per poi ricongiungerli. Un po' come tagliare un cavo aggrovigliato per eliminare i nodi e poi riattaccarlo. Quando però la cellula viene schiacciata negli spazi stretti, l'enzima resta bloccato a metà del lavoro e lascia il DNA spezzato. A quel punto entra in gioco un meccanismo di riparazione chiamato unione di estremità non omologhe. Perché i neuroni si riprendono e altre cellule no C'è una differenza interessante rispetto a quanto avviene in certe cellule tumorali che attraversano gli stessi microcanali. Nelle cellule cancerose il danno tende a presentarsi in modo più casuale e può mandare in tilt l'attività cellulare o innescare la morte della cellula. Nei neuroni, invece, le rotture si concentrano soprattutto in zone del genoma non coinvolte in funzioni geniche fondamentali. I geni essenziali restano in gran parte intatti, e così le cellule mantengono la loro funzionalità nonostante il danno temporaneo. Per vedere cosa succede quando la riparazione del DNA fallisce, i ricercatori hanno modificato dei topi i cui neuroni cerebellari appena formati erano privi della Ligasi 4, un enzima necessario proprio per riparare le rotture. Gli animali si sono sviluppati normalmente, senza anomalie evidenti all'inizio. Ma una volta raggiunta l'età adulta hanno cominciato ad avere problemi di equilibrio, lievi ma sempre più marcati nel tempo. Sintomi che ricordano alcuni disturbi umani legati all'instabilità del genoma e che colpiscono il cervelletto. Secondo Kengaku tutto questo cambia il modo di pensare al genoma neuronale. Tutti i neuroni nascono dallo stesso DNA, eppure danno e riparazione possono introdurre piccole differenze genetiche tra una cellula e l'altra attraverso un breve tragitto meccanico. Parte di quella storia, insomma, finisce scritta nel genoma stesso. I ricercatori vogliono ora capire se questi cambiamenti precoci contribuiscano alle differenze tra i singoli neuroni e se abbiano un peso nelle malattie neurodegenerative o dello sviluppo. Allo studio hanno collaborato l'Università di Kyoto, l'Università di Tokyo, l'Università di Osaka, la National University of Singapore e il Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science. Fonte

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Neuroni, il cervello si costruisce spezzando il DNA: la scoperta