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[隱藏]
你可能聽說過,DNA損傷得不到修復,就很有可能引發基因突變甚至癌變。

但當看完這句話的時候,你體內的DNA已經至少損失上萬次了。

沒錯,DNA損傷其實每時每刻都在發生。


而且在清醒狀態下,這種損傷還會越積越多。

不過先別慌,因為這也不是不能解決的事——

只要睡一覺就可以了。

Cell子刊《Molecular Cell》的一項最新研究表明:包括人在內的多種生物平時積累的DNA損傷,會在睡眠狀態下被加速修復。

換句話說,當我們睡著以後,身體裡的細胞會趕緊出工,把白天“飽經風霜”的DNA修修補補,讓它迴歸到正常狀態。

甚至我們為什麼會犯困,也和這個有關係。

當DNA損傷到達上限後,大腦會趕緊發出訊號喊我們來睡覺。

所以,想睡覺這事兒,還真不是我們自願的。


這不網友就說:

終於找到不加班的理由了,不然我斷開的DNA無法修復。


大腦喊你睡覺了

其實DNA發生損傷是一種無法避免的生命現象。

當白天大家需要工作、學習、活動時,紫外線、X射線等因素都會對DNA造成影響。

甚至大腦有時為了加速學習,還會主動讓神經元中的DNA自斷雙鏈,讓所需的基因快速表達。

但是這些小損傷背後可能帶來的確實大隱患,基因突變、癌變都可能是由它所引起的。


因此,修復這些損傷就變成了至關重要的事情。

尤其是大腦中的神經元細胞,這種細胞在人類成年後就幾乎不再更新了,所以出現損傷後,就只能依靠細胞自身能力來小修小補。

但這種自修自補的方法,比普通細胞用分裂的方式修復要慢。

所以,神經元在修復DNA時,往往很難“雨露均沾”。

今年4月份《Science》上的一項研究就表明,神經細胞的修復能力有限,它們往往只能先集中力量優先修復重要的區域。


△標亮處為集中修復位點

具體什麼時候來修復這些損傷呢?

睡覺的時候。

此前,科學家們已經證明,人類睡眠不足會導致血細胞中的DNA損傷增加,同時還會降低修復基因的表達。

但問題的關鍵是,我們人自己並不知道不睡覺這事兒的嚴重性。

不然那麼多熬夜修仙黨是怎麼來的(doge)?


所以,為了讓我們如此關鍵的DNA能夠及時被修復,大腦想了個辦法:

喊你睡覺。

沒錯,即便沒有媽媽催你睡覺,某種程度上你自己也會催自己。

而發揮作用的關鍵,就是大腦中的PARP1蛋白。


當神經元中的DNA發生損傷時,PARP1蛋白是損傷修復系統中反應最快的蛋白之一,它能生物清醒時就到達損傷的位置進行標記,同時還會讓大腦發出催促生物睡覺的指示。

而當生物進入睡眠後,染色體的活動會相應加快。

PARP1蛋白會在損傷位置召集一組可以修復DNA的蛋白Rad52和Ku80,讓它們趕緊修復好損傷。

睡眠增加修復蛋白活性

那麼科學家是如何證明出來這一論點的呢?

他們在斑馬魚身上做了實驗,因為這種動物和哺乳動物的神經系統存在一定相似性。

通過控制睡眠時長等方式,研究人員先誘導了斑馬魚體內的DNA損傷,然後監測指標變化。

下圖中,亮點表示發生斷裂的DNA,ZT4為斑馬魚剛剛睡醒時DNA的斷裂情況,ZT14則是在清醒一天後的情況。

可以看出二者的對比非常明顯,清醒一天後的損傷量大增。


與此同時,研究人員還檢測了修復蛋白Rad52和Ku80的變化。

他們對斑馬魚體內的Ku80-EGFP病灶的數量進行了成像和量化:


△幼體在白天(ZT4)和夜間(ZT18)神經元中的代表影象

可以看到,在白天,Ku80-EGFP病灶數量少,而在夜間,病灶數量增加。


睡眠不足的幼體體內的Ku80-EGFP病灶數量較之對照組較低,而在第二天增加睡眠後,達到了對照組幼體的正常夜間水平。

Rad52蛋白也和Ku80蛋白一樣,DsRed-Rad52病灶的數量在白天很低,在夜間增加了約2倍:


最後,研究人員還進一步論證了睡眠所引起的染色體活動,是否真的會影響DNA損傷修復。

團隊設定了對照實驗來觀察修復蛋白Rad52的含量。

實驗組不做處理,對照組則新增一種蛋白來抑制染色體的活動。

兩組斑馬魚都經歷DNA損傷再修復過程。


從圖中可以看到,當染色體活動被抑制時,修復蛋白Rad52的含量明顯降低。

而對照組在去除掉抑制條件後,修復蛋白含量立即增加1.4倍,到處理後2小時達到2倍的增長。

因此可以說,對染色體動態的抑制阻礙了Rad52蛋白修復系統的有效功能。

而之前也有研究表明,睡眠期間染色體活躍程度和DNA受損部位的可及性都有所增加。


因此,睡眠帶來的染色體動態的增加能夠使得修復活動更加有效。

研究團隊在最後表示:

這些發現在細胞層面詳細描述了睡眠機制,這種機制可以解釋睡眠障礙、衰老和神經退行性疾病之間的聯絡,如帕金森氏症和阿爾茨海默氏症。

團隊介紹

這次的實驗基本都在斑馬魚和小鼠身上進行,論文也在最後表示,實驗得到的睡眠機制未來也將能擴充套件到成年哺乳動物和人類身上。

今後我們還將在其他型別的細胞和腦區中進行實驗,以進一步從分子層面解析睡眠這一機制。

論文的通訊作者Lior Appelbaum教授這樣表示。

他是巴伊蘭大學的教授,同樣也是巴伊蘭大學生命科學與多學科腦研究實驗室的負責人。


這一實驗室的主要研究領域是大腦的遺傳學問題和細胞功能,方向是神經發育和神經內分泌學,尤其關注睡眠方面的問題。

一作David Zada為巴伊蘭大學生命科學學院的博士後,同樣也是這一實驗室的成員。


論文:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1097276521009333?via=ihub

參考連結:

[1]https://www.sciencedaily.com/releases/2021/11/211118203657.htm



原文連結:https://inewsdb.com/數碼/孩子,別熬夜了,傷DNA

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