人類一生中有三分之一的時(shí)間在睡覺，包括蒼蠅、蠕蟲甚至水母等無(wú)脊椎動(dòng)物也會(huì)睡覺。在整個(gè)進(jìn)化過程中，睡眠對(duì)所有具有神經(jīng)系統(tǒng)的有機(jī)體來說都是普遍的，也是必不可少的。然而你有沒有想過，為什么我們要睡覺?事實(shí)上，科學(xué)家多年來一直在尋找答案。據(jù)11月18日發(fā)表在《分子細(xì)胞》雜志上的一項(xiàng)新研究，以色列巴伊蘭大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，大腦中的PARP1蛋白猶如“天線”，可向大腦發(fā)出睡眠和修復(fù)DNA損傷的時(shí)間信號(hào)，這一發(fā)現(xiàn)朝著解開這個(gè)謎團(tuán)更邁近了一步。

當(dāng)我們醒著的時(shí)候，體內(nèi)的穩(wěn)態(tài)睡眠壓力會(huì)增加，保持清醒的時(shí)間越長(zhǎng)，這種壓力就越大。在醒著的幾個(gè)小時(shí)里，紫外線、神經(jīng)元活動(dòng)、輻射、氧化應(yīng)激等因素會(huì)造成神經(jīng)元中的DNA持續(xù)損傷。然而，大腦中過度的DNA損傷會(huì)帶來危險(xiǎn)，睡眠則可以“召喚”DNA修復(fù)系統(tǒng)。

斑馬魚睡眠時(shí)的神經(jīng)活動(dòng)特征與人類相似，是研究睡眠的對(duì)象。通過斑馬魚實(shí)驗(yàn)，研究人員確定，DNA損傷的累積是引起睡眠狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)因素。當(dāng)DNA損傷的積累達(dá)到最大閾值，穩(wěn)態(tài)睡眠壓力便增加到了觸發(fā)睡覺的沖動(dòng)，于是魚進(jìn)入了睡眠狀態(tài)。隨后的睡眠促進(jìn)了DNA修復(fù)，從而減少了DNA損傷。

研究還發(fā)現(xiàn)，至少需要睡6小時(shí)才能減少穩(wěn)態(tài)睡眠壓力并修復(fù)DNA損傷。

那么，大腦中是什么機(jī)制告訴我們：該睡覺了?研究發(fā)現(xiàn)，PARP1蛋白是DNA損傷修復(fù)系統(tǒng)的一部分，是最先做出快速反應(yīng)的蛋白之一。它可標(biāo)記細(xì)胞中DNA損傷位置，并“招募”所有相關(guān)系統(tǒng)來清除DNA損傷。

通過遺傳和藥理學(xué)操作，PARP1的過表達(dá)和敲低(表達(dá)下調(diào))實(shí)驗(yàn)表明，增加PARP1不僅可促進(jìn)睡眠，還可增加睡眠依賴性修復(fù)。相反，抑制PARP1會(huì)阻斷DNA損傷修復(fù)的信號(hào)。結(jié)果就是，這些魚沒有完全意識(shí)到它們累了，因而不會(huì)進(jìn)入睡眠模式，造成DNA損傷沒有得到及時(shí)修復(fù)。同樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也在小鼠身上得到了驗(yàn)證。

這一新發(fā)現(xiàn)描述了如何在單細(xì)胞水平上解釋睡眠的“事件鏈”。這種機(jī)制可解釋睡眠障礙、衰老和神經(jīng)退行性疾病(如帕金森病和阿爾茨海默癥)之間的聯(lián)系。研究人員相信，未來的相關(guān)研究將能拓展到更多其它的動(dòng)物，包括從低級(jí)無(wú)脊椎動(dòng)物到人類。(實(shí)習(xí)記者 張佳欣)

標(biāo)簽： DNA 修復(fù)系統(tǒng) 斑馬魚 斑馬魚實(shí)驗(yàn)