Как сообщается в новой работе, опубликованной в журнале Molecular Cell, накопление повреждений в ДНК нейронов способствует сну, а сон, в свою очередь, способствует их эффективной репарации. Более того, нехватка сна приводит к активации одного из детекторов повреждений в ДНК, Parp1, который, в свою очередь, способствует сну.
Жизненная необходимость сна, по крайней мере для млекопитающих, доказана уже довольно давно, однако причины столь острой потребности во сне все еще остаются не до конца понятными. Новое исследование снова показало (подобные работы уже проводились), что сон необходим нейронам на молекулярном уровне для восстановления повреждений в ДНК. Недосып способствует активации белка-детектора повреждений в ДНК, известного как Parp1, который, в свою очередь, дополнительно усиливает желание спать.
Авторы обсуждаемой работы изучали связь репарации ДНК и сна на рыбках данио-рерио – популярного модельного животного, которое часто используют в том числе и для исследований сна. В 2019 году показано, что электрическую активность, соответствующую сну, у данио-рерио можно детектировать в плаще мозга, причем в нем есть две фазы, похожие на фазы быстрого и медленного сна у человека.
Связь между сном и репарацией ДНК известна не первый год. В предыдущих исследованиях было показано, что во время бодрствования в нейронах мышей, мух и данио-рерио накапливаются двуцепочечные разрывы. По всей видимости, нейроны более склонны к накоплению повреждений ДНК, чем делящиеся клетки, поскольку репарация у них идет не так активно. Нехватка сна приводит к накоплению повреждений и снижению экспрессии генов, кодирующих белки репарации, в клетках крови человека.
Но как именно сон связан с активностью репарации? Связующим звеном может быть поли(АДФ)рибоза-полимераза 1 (PARP1), которая представляет собой сенсор повреждений в ДНК и способствует активации репарации.
Авторы исследования показали, что данио-рерио достаточно шести часов сна, чтобы в нейронах устранились повреждения, накопленные за период бодрствования. Более того, внесение повреждений в ДНК посредством ультрафиолета или просто при чрезмерной активности нейронов способствует сну.
Во время сна возрастает активность белков репарации Rad52 и Ku80. Белок Parp1, гомолог PARP1 человека, считается главным регуляторным звеном, соединяющим репарационный аппарат нейрона с физиологическим состоянием сна. Во время сна уровень экспрессии этого белка повышается, и в целом активность Parp1 в нейронах регулируется гомеостатическим давлением сна.
Так что в очередной раз ограничивая себя во сне, вспомните, что хронический недосып приводит к тому, что нейроны не успевают «отремонтировать» повреждения в своей ДНК, накопленные за период бодрствования. А это, в свою очередь, может поспособствовать их преждевременной гибели или же превращению в злокачественные клетки опухоли.
Текст: Елизавета Минина