Белок, регулирующий контакты и активность (JMY), способствует радиальной миграции кортикальных нейронов

Как один белок помогает построить мыслящий мозг

Способности мышей, близкие к человеческим — например, научиться лабиринту или запомнить скрытую платформу в воде — зависят от того, насколько точно во время раннего развития рождаются, перемещаются и связываются их нервные клетки. В этом исследовании изучается малоизвестный белок JMY и показано, что он тихо направляет молодые нервные клетки в нужные слои коры мозга. При отсутствии или снижении уровня JMY схема проводящих путей мозга слегка нарушается, и животные хуже справляются с задачами, требующими памяти и пространственной навигации.

Подготовка для формирования слоев мозга

У млекопитающих наружная часть мозга, кора, формируется слоями. Новые нейроны образуются глубоко и затем мигрируют наружу по узким путям, чтобы достичь конечных положений. Авторы сначала спросили, когда и где в этом процессе появляется JMY. Они обнаружили, что JMY сильно экспрессируется в развивающемся мозге мыши, особенно до и вскоре после рождения, преимущественно в областях, генерирующих новые нейроны. Белок присутствует как в незрелых делящихся клетках, так и в более зрелых нейронах и виден в ключевых структурах, таких как кора и гиппокамп. Со временем его уровни падают до значительно меньших величин во взрослом возрасте, что указывает на то, что основная роль JMY приходится на фазу раннего построения мозга.

Помощь молодым нейронам в достижении нужного места

Поскольку JMY обилен там, где рождаются новые нейроны, команда проверила, влияет ли он на их миграцию. С помощью техники введения ДНК непосредственно в мозг эмбрионов мышей исследователи либо подавляли, либо повышали экспрессию JMY в отдельных корковых клетках. При снижении JMY многие меченные нейроны не успевали своевременно продвигаться наружу и вместо этого накапливались в более глубоких герминативных зонах. При избыточной экспрессии JMY больше нейронов успешно достигало наружной корковой пластины. Хотя некоторые отставшие клетки в конце концов догоняли после рождения, раннее замедление в критическое окно оставляло длительные отпечатки в организации коры.

Баланс между делением и созреванием клеток

Нейроны должны прекратить деление, прежде чем начать мигрировать и созревать. Исследователи показали, что JMY помогает клеткам пройти этот переход. В эмбрионах с пониженным уровнем JMY больше предшественников оставалось в делящемся состоянии, и меньше клеток выходило из клеточного цикла и превращалось в нейроны. Маркеры стволоподобных клеток оставались высокими, что указывало на то, что пул недифференцированных клеток не уменьшался так, как должен был. Известно, что JMY взаимодействует со знаменитым охранником генома p53, который контролирует тормоза клеточного цикла и восстановление ДНК. Протеомный и транскрипционный анализы выявили, что в мозге, лишённом JMY, нарушены несколько компонентов этой системы контроля — особенно мишень p53 Gadd45α, важная для паузы в цикле перед делением. Такое смещение, вероятно, позволяет предшественникам дольше оставаться в цикле, задерживая их превращение в мигрирующие нейроны.

Формирование ветвлений нейронов и слоистых паттернов

История не закончилась на миграции. При изучении мозгов более старых мышей, у которых JMY был удалён специфически в нейральных предшественниках или в коре и гиппокампе, обнаружили дезорганизацию в некоторых верхних корковых слоях. Подмножество нейронов, которые обычно оседают близко к поверхности мозга, застряли в более глубоких областях. На уровне отдельных клеток нейроны без JMY развивали более простые, более короткие ветви, что говорит о нарушении их структурного созревания. Эти изменения в слоистости и сложности дендритов происходили, несмотря на то что общий размер и форма коры выглядели примерно нормально, подчёркивая, что относительно тонкие изменения во внутренней организации мозга могут иметь значимые функциональные последствия.

От нарушений развития к проблемам с памятью

Чтобы выяснить, имеют ли эти структурные изменения поведенческое значение, авторы протестировали взрослых мышей без JMY в классических тестах на память. В водном лабиринте Морриса животные с нокаутом дольше учились находить скрытую платформу и позже при удалении платформы проводили меньше времени в правильной области поиска. В Y-образном лабиринте, оценивающем узнавание нового пути, они проявляли меньшую предпочтительность к новому ответвлению и менее сфокусированное исследование. Важно, что их скорость плавания и общая подвижность были нормальными, что указывает на когнитивную природу дефицитов. В совокупности результаты связывают роль JMY в контроле производства, миграции и ветвления нейронов с формированием мозговых цепей, поддерживающих пространственное обучение и память.

Почему этот белок важен

Работа выявляет JMY как ключевого координатора раннего развития коры. Помогая нейральным предшественникам остановить деление, начать дифференцироваться и своевременно мигрировать наружу, JMY способствует формированию упорядоченных слоёв и тонко-ветвящихся нейронов. При отсутствии или снижении JMY эти этапы происходят не в срок и не в согласии друг с другом, что оставляет кору слегка неправильно соединённой и ослабляет память во взрослом возрасте. Поскольку нарушения аналогичных процессов развития связывают с состояниями, такими как умственная отсталость и аутизм, понимание JMY и его взаимодействия с p53 может дать новые подсказки о том, как ранние молекулярные события формируют функции мозга на всю жизнь.

Цитирование: Chen, Xr., Chen, Zy., Qi, Sy. et al. Junction-mediating and regulatory protein (JMY) is a promoting protein for radial migration of cortical neurons. Cell Death Discov. 12, 123 (2026). https://doi.org/10.1038/s41420-026-02974-7

Ключевые слова: развитие коры головного мозга, миграция нейронов, белок JMY, сигнал p53, пространственная память