Parp1促发大脑睡眠
如果睡眠是为了修复DNA损伤 ， 那么又引出一个问题——大脑中的什么机制告诉我们需要睡眠才能促进高效的DNA修复？ 对此 ， 研究小组指出 ， 睡眠促进DNA损伤修复 （DDR） 信号通路的活动 ， 该通路包括修复所需的DNA损伤传感器、信号转导器和效应蛋白 。 DDR蛋白的激活可能会向生物体发出睡眠信号 ， 以增加染色体的动态 ， 并使修复蛋白的有效组装成为可能 。研究人员将目光聚焦于一种名为Parp1的蛋白质 ， 它是DNA损伤修复系统的一部分 ， 对单链和双链DNA断裂做出反应 。 Parp1标记细胞中的DNA损伤位点 ， 并召集所有相关系统清除DNA损伤 。研究小组发现 ， Parp1在DNA断裂位点的聚集性在清醒时增加 ， 在睡眠时减少 。 通过基因和药理学操纵 ， Parp1基因的过表达和敲低显示 ， Parp1过表达会促进睡眠 ， 也增加睡眠依赖性修复 。 相反 ， Parp1的敲低阻断了DNA损伤修复的信号 ， 这造成了一个十分有趣的结果：这些斑马鱼并没有完全意识到自己累了 ， 就没有去睡觉 ， 也没有进行DNA损伤修复 。为了增强研究的说服力 ， 研究团队进一步在小鼠中进行了相似的实验——利用脑电图进一步测试Parp1在调节小鼠睡眠中的作用 。 研究结果表明 ， 正如他们在斑马鱼身上所看到的 ， Parp1基因敲低的小鼠的非快速眼动睡眠 （NREM） 的持续时间和质量都降低了 。
睡眠稳态调节的细胞机制
本研究的通讯作者 Lior Appelbaum 博士指出 ， 在神经元清醒时 ， DNA修复的维持过程可能不够有效 ， 因此需要一个离线睡眠期 ， 减少对大脑的信息输入 。 Parp1通路能够向大脑发出信号——为了DNA修复 ， 大脑需要睡眠 。
结语
总而言之 ， 这项研究通过细胞和核标记成像 ， 加上斑马鱼和小鼠的行为监测 ， 证实了 神经元DNA损伤可能是导致睡眠的重要原因 ——即 大脑需要睡眠来促进DNA修复活动， 在这个过程中 ， Parp1是一种重要的睡眠计时器 ， 它会在DNA损伤到达一定程度时 ， 对大脑发出睡眠的指令 ， 促进睡眠过程的发生 。
本研究的模式图
研究团队表示 ， 这些发现将有助于理解清醒状态与睡眠之间的因果联系 ， 并可能指导衰老和神经退行性疾病的治疗 。
湖北日报客户端 ， 关注湖北及天下大事 ， 不仅为用户推送权威的政策解读、新鲜的热点资讯、实用的便民信息 ， 还推出了掌上读报、报料、学习、在线互动等系列特色功能 。
推荐阅读
- 个体神经元可以通过预测未来的活动进行学习吗？
- 有所谓金融智库专家为俄曝光的美在乌生物实验室问题鸣不平了
- 既然地球和太阳都在运动，为什么星星的排列基本不变？
- 专家非常震惊：食肉蠕虫虽然只有302个神经元，却能做出复杂决策
- 达尔文在生物哲学上的理论
- 不吃变质食物是埋藏在基因的天性？为何灭菌的腐肉依然不能吃呢？
- 你越了解这个世界，你就越会相信上帝存在
- 大型的类似牛的哺乳动物牦牛
- 宇宙职业选手——许景明踏入星空的第一步会走向何方？