El daño en el ADN adormece al pez cebra

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La captura de algunos zs repara el daño del ADN de las neuronas al día, al menos en el pez cebra.  Mientras los peces están despiertos, se acumula daño en el ADN que, a través de una acumulación de la proteína de reparación del ADN Parp1, desencadena el sueño, según un estudio publicado hoy (18 de noviembre) en Molecular Cell. 

El estudio es fundamental para proporcionar evidencia sobre el sueño y su papel en el daño y la reparación del ADN, escribe el anestesiólogo Siu Wai Choi de la Universidad de Hong Kong en un correo electrónico a The Scientist.

em> Choi dirigió un estudio anterior que estableció un vínculo entre la privación del sueño y el daño del ADN en los médicos, pero no participó en la investigación actual. dejar su ADN dañado. Por lo tanto, las células tienen un arsenal de proteínas reparadoras para reparar el ADN o, si es irreparable, desencadenar la muerte celular. El neurocientífico Lior Appelbaum y su equipo de la Universidad Bar-Ilan en Israel habían descubierto previamente que el daño en el ADN aumenta durante el día y disminuye durante la noche, lo que sugiere que el sueño podría ayudar a reparar este daño. En el nuevo estudio, investigaron si el daño en el ADN es la razón por la cual el pez cebra y, por extensión, quizás otros animales duermen. Cuando el postdoctorado David Zada y otros autores indujeron daños en el ADN en las neuronas de las larvas de pez cebra mediante la inducción de actividad neuronal o el uso de radiación UV, los peces durmieron más tiempo. Hace que los peces se cansen, dice Appelbaum.

Al marcar las proteínas de reparación en larvas de pez cebra vivas con marcadores fluorescentes y usar imágenes en tiempo real, los investigadores descubrieron que durante el sueño, las proteínas de reparación se reclutan para el ADN. sitios de daño en las neuronas del palio dorsal, el equivalente de pez cebra de la neocorteza cerebral. El sueño aumentó la agrupación de proteínas reparadoras del daño en el ADN y la reparación inducida se volvió más eficiente que durante la vigilia, dice Appelbaum.

A continuación, los investigadores querían comprender mejor la conexión entre el daño en el ADN y el sueño. Parp1 detecta daños en el ADN y recluta proteínas de reparación para reparar las roturas, por lo que Appelbaum especuló que podría actuar como un sensor para desencadenar el sueño. De hecho, los investigadores observaron que la agrupación de Parp1 en la cromatina en el cerebro aumenta durante el día y se reduce al nivel de referencia al final de la noche. Cuando aumentaron los niveles de Parp1 en las larvas de pez cebra, las larvas durmieron más tiempo, pero cuando se inhibió Parp1, las larvas durmieron durante un período de tiempo más corto, aunque recuperaron el sueño perdido una vez que se retiró el inhibidor. En las larvas tratadas con el inhibidor de Parp1, se acumuló más daño en el ADN tanto durante el día como durante la noche que en las larvas en las que Parp1 funcionaba normalmente. Después de retirar el fármaco en los embriones tratados y recuperar el sueño, el daño del ADN volvió a los niveles normales, lo que indica que Parp1 reduce el daño del ADN en las neuronas y que incluso cuando el ADN está intensamente dañado y las larvas sin Parp1 funcional no sienten la necesidad de dormir. 

Una ilustración de los hallazgos del estudio en la que, durante las horas de vigilia (arriba), una acumulación de daño en el ADN de las neuronas aumenta el cansancio. La proteína Parp1 (cascos amarillos) detecta y marca roturas de ADN en las células, impulsa el sueño y recluta sistemas de reparación (cascos verde y azul, abajo). Durante el sueño, los sistemas de reparación del ADN reparan las roturas. En el fondo, el rojo es el soma (cuerpo celular), el azul el nucléolo y el verde los sitios de daño en el ADN. david zada

En conjunto, estos datos sugieren que el daño en el ADN, Parp1 y la necesidad fisiológica de dormir aumentan durante el día, dice Appelbaum. Entonces, Parp1, en un umbral específico, impulsa el sueño y le dice al cerebro: Tienes que dormir. De lo contrario, tenemos demasiado daño en el ADN y la célula tal vez comience a degenerar. Durante el sueño, el daño al ADN se repara de manera más eficiente que cuando el pez está despierto. La forma en que Parp1 señala la necesidad de dormir es algo que el grupo está tratando de desentrañar a continuación, agrega Appelbaum.

Ya sabíamos que el sueño era importante para la reparación del ADN, pero no conocíamos a los actores moleculares, dice el neurobiólogo Philippe Mourrain. de la Universidad de Stanford, que estudió las firmas neuronales del sueño en el pez cebra, pero no participó en este estudio. Demostraron que [Parp1] es necesario, pero también que es suficiente. Si bloquea Parp1, bloqueará la reparación del ADN y bloqueará el sueño. Si sobreexpresa Parp1, inducirá más sueño y más reparación del ADN.

Los investigadores también descubrieron que inhibir Parp1 reduce la duración del sueño no REM en ratones adultos, lo que indica que el mismo mecanismo probablemente Daño en el ADN, Parp1 y sueño en estos mamíferos.  

Mostraron que el sueño de los peces es importante para la reparación del ADN, [y] confirmaron sus hallazgos en ratones y demostraron que Parp1 inducía el sueño no REM, señala Mourrain, y agrega que los resultados en ratones indican esto El mecanismo también debe estar presente en los humanos. En particular, dado que las neuronas no se reemplazan durante nuestras vidas, la reparación del daño del ADN durante el sueño puede ser un mecanismo para proteger la salud neuronal, dice. Las neuronas necesitan un estricto programa de mantenimiento y parece que el sueño es parte de él. El sueño es fundamental para reparar el daño que se genera durante la vigilia. En futuras investigaciones, Appelbaum dice que espera descubrir si estos conocimientos sobre el sueño y el daño del ADN se relacionan con las enfermedades neurodegenerativas, que pueden ir acompañadas de trastornos del sueño, y de qué manera.  

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