Ген BRCA1, известный своей ролью в подавлении роста опухолей груди и яичников, может быть необходим для развития мозга. В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, Индер Верма и его коллеги из Института биологических исследований Солка в Ла-Хойя, Калифорния, создали штамм мышей, лишенных BRCA1 в нейрональных стволовых клетках. У этих мышей был меньший по сравнению с нормальным мозгом с многочисленными дефектами. Исследователи считают, что BRCA1 сыграл важную роль в эволюции мозга млекопитающих.
BRCA1 помогает восстанавливать повреждения ДНК в делящихся клетках. Женщины с мутировавшими копиями этого гена имеют высокий риск развития рака яичников и груди. Однако BRCA1 наиболее высоко экспрессируется в эмбриональном нейроэпителии, клетках эмбриона, которые позже сформируют нервную систему.
Исследователи предположили, что высокий уровень активности BRCA1 в нейрональных стволовых клетках означает, что BRCA1 необходим для здорового развития мозга. Эмбриональные и взрослые нейрональные стволовые клетки очень восприимчивы к повреждению ионизирующим излучением. Команда Вермы думала, что ген BRCA1 может помочь предотвратить это повреждение.
Чтобы проверить свою гипотезу, команда создала штамм генетически модифицированных мышей, чьи нейрональные стволовые клетки не имели BRCA1. После рождения у мышей возникли проблемы с координацией мышц, и они стали необычно возбуждены, когда их разлучили с матерью. Когда исследователи исследовали мозг этих мышей, они обнаружили дефекты в неокортексе, гиппокампе и мозжечке, структурах, участвующих в познании и моторном обучении, а также в обонятельной луковице. Все эти сооружения были намного меньше обычных. Мозжечок уменьшился до менее чем половины нормального размера.
Исследователи обнаружили, что BRCA1 не дает киназе протеина ATM разрушать делящиеся клетки. Киназа ATM убивает клетки с двухцепочечными разрывами ДНК, если BRCA1 не подавляет ее активность. Это объясняет, почему в мозге этих мышей наблюдался необычно высокий уровень гибели клеток. Когда команда создала другую линию мышей, у нейрональных стволовых клеток не было ни BRCA1, ни ATM-киназы, они обнаружили, что эти мыши не отличались от контрольных мышей.
Верма и его команда считают, что BRCA1 участвовал в эволюции размера мозга млекопитающих. Люди с первичной микроцефалией страдают мутацией в гене MCPH1, который регулирует уровни BRCA1. У этих людей мозг примерно такого же размера, как мозг шимпанзе и бонобо.