Під час сну молекулярним машинам, які ремонтують ДНК, зручніше виконувати свою роботу.
Ми знаємо, що сон допомагає боротися з інфекціями, що він потрібен для нормального обміну речовин, що під час сну мозок позбавляється від молекулярного сміття і перетворює короткочасну пам'ять на довготривалу тощо. Дослідники з Університету Бар-Ілана додали довгому списку біологічних процесів, для яких потрібен сон, ще й ремонт ДНК у нейронах.
ДНК в наших клітинах постійно пошкоджується - через молекул-окислювачів, які в тій чи іншій мірі є завжди, через зовнішні фактори, на зразок радіоактивного фону, через помилки молекулярних машин, які працюють з генетичною інформацією. Якщо говорити про нейрони, ми якось писали, що самі нейрони змушені постійно рвати свою ДНК - розриви в ній допомагають активувати гени, необхідні для зміцнення міжнейронних контактів-синапсів. Але розриви, навіть якщо вони потрібні для роботи, необхідно постійно закладати.
Для ремонту ДНК у клітини є цілі молекулярні комплекси, що спеціалізуються на тих чи інших пошкодженнях. Якщо мова йде про розрив, то білки, які займаються розривами, повинні правильно зблизити розірвані кінці і зшити їх. Зблизити кінці непросто - ДНК завжди посаджена великою кількістю білків, які її підтримують, зчитують з неї інформацію тощо. Рухати її для зшивання потрібно так, щоб не виникло конфлікту з іншими процесами.
Дослідники експериментували з личинками риби смугастий даніо - як більшість живих організмів, риби не можуть обходитися без сну, в свою чергу, зміна сну і бадьорювання у них регулюється біологічним годинником. Забарвивши спеціальними барвниками хромосоми в нейронах личинок, автори роботи помітили, що, по-перше, під час сну хромосоми в нейронах починають активно рухатися. По-друге, як йдеться у статті в Nature Communications, число подвійних розривів у ДНК збільшувалося під час пильнування і зменшувалося під час сну. По-третє, число розривів зменшувалося саме завдяки динаміці хромосом, завдяки тому, що вони під час сну активніше рухалися. Якщо ці рухи блокували за допомогою особливого білка, який прикріплював хромосоми до оболонки ядра, ДНК так і залишалася пошкодженою, незважаючи на сон.
Також виявилося, що активний ремонт хромосом під час сну властивий саме нейронам. В інших клітинах, яким не властиве електричне збудження, які не проводять жодних електричних сигналів, такої закономірності не було. Звідси можна зробити висновок, що саме електрохімічна активність нейронів під час пильнування заважає їм ремонтувати власну ДНК. Нарешті, якщо число розривів у ДНК додатково збільшували за допомогою речовини-мутагена, то личинки спали довше - як якби нейрони відчували, що їм потрібно більше часу на ремонт хромосом.
Якщо коротко все це підсумувати, то виходить наступне: під час пильнування нейрони занадто активні, і білки, які ремонтують розриви в ДНК, не можуть виконувати свою роботу, як треба - їм, ймовірно, просто незручно працювати з ДНК. Під час сну нейрони відносно заспокоюються, і хромосоми можна переміщати так, щоб було зручно їх ремонтувати. Хоча експерименти, як було сказано, ставили на рибах, є всі підстави вважати, що так само йдуть справи і у інших тварин, і навіть у людини. І треба визнати, що це вагома причина, щоб негайно починати висипатися.
За матеріалами MedicalXpress.