Schlaf erhöht Chromosom Dynamik, die klar aus DNA-Schädigung akkumuliert während der Wachen Stunden

Warum Tiere schlafen? Warum sind Menschen „Abfall“ eine Dritte Zeit Ihres Lebens schlafen? In der ganzen Entwicklung, der Schlaf blieb universell und essentiell für alle Organismen mit einem Nervensystem, einschließlich Wirbellose Tiere wie Fliegen, Würmer und sogar Quallen. Aber der Grund, dass die Tiere schlafen, auch trotz der ständigen Bedrohung von Raubtieren, bleibt ein Geheimnis, und gilt als eines der wichtigsten offenen Fragen in den Lebenswissenschaften.

In einer neuen Studie veröffentlicht heute in der Zeitschrift Nature Communications, Forscher an der Bar-Ilan-Universität in Israel offenbaren eine neue und unerwartete Funktion des Schlafes, die glauben Sie könnten erklären, wie Schlaf und Schlafstörungen beeinflussen die Leistungsfähigkeit des Gehirns, das Altern und verschiedene Erkrankungen des Gehirns. Mit 3-D time-lapse-imaging-Techniken in live zebrafish, die Forscher waren in der Lage zu definieren, schlafen in Einzel-Chromosom Auflösung, und zeigen zum ersten mal, dass einzelne Neuronen, die Schlaf benötigen, um ausführen die nukleare Wartung.

DNA-Schäden können verursacht werden durch viele Prozesse, einschließlich Strahlung, oxidativen stress, und auch der neuronalen Aktivität. DNA-Reparatur-Systeme in jeder Zelle die Behebung dieses Schadens. Die aktuelle Arbeit zeigt, dass während der Wachzustand, wenn Chromosom Dynamik niedrig sind, DNA-Schäden konsequent sammelt und kann gefährliche Konzentrationen erreichen.

Die Rolle des Schlafes zu erhöhen Chromosom Dynamik und die Normalisierung des Niveaus der DNA-Schäden in einzelnen neuron. Anscheinend ist diese DNA-Wartungs-Prozess ist nicht effizient genug, während der online-Wachsein Zeit und erfordert eine offline-Schlaf-Periode mit reduziertem input an das Gehirn, um zu kommen. „Es ist wie die Schlaglöcher in die Straße“, sagt Prof. Lior Appelbaum, der Bar-Ilan-Universität Mina und Everard Goodman Fakultät Life Sciences und Gonda (Goldschmied) Multidisciplinary Brain Research Center, der die Studie leitete. „Straßen ansammeln, Verschleiß, besonders während der Tageszeit rush-hour und es ist am meisten bequem und effizient zu lösen in der Nacht, wenn es wenig Verkehr.“

Appelbaum fordert die Akkumulation von DNA-Schäden der „Preis der Wachheit.“ Er und sein Doktorand David Zada, der Erstautor der Studie, als auch als co-Autoren, Dr. Tali Lerer-Goldshtein, Dr. Irina Bronshtein, und Prof. Yuval Garini, die Hypothese, dass Schlaf konsolidiert und synchronisiert nuklearen Wartung innerhalb der einzelnen Neuronen, und bestätigen diese Theorie.

Ihre Entdeckung wurde erreicht durch die Merkmale des Zebrafisch-Modell. Mit Ihrer körperlichen Transparenz und Gehirn sehr ähnlich wie beim Menschen, der Zebrafisch ist ein perfekter Organismus, in dem zur Untersuchung einzelner Zellen innerhalb eines lebenden Tieres unter physiologischen Bedingungen. Mit einem hochauflösenden Mikroskop die Bewegung von DNA und nukleären Proteine innerhalb der Zelle in vivo beobachtet werden, während die Fische wach sind und schlafen. Die Forscher waren besonders überrascht zu finden, dass die Chromosomen sind mehr aktiv in der Nacht, wenn der Körper ruht, aber diese erhöhte Aktivität ermöglicht es, die Effizienz der Reparatur von DNA-Schäden.

Die Ergebnisse schaffen Chromosom Dynamik als ein möglicher marker für die Definition der einzelnen schlafenden Zellen und schlagen vor, dass die restaurative Funktion des Schlafes ist die nukleare Wartung. „Wir haben festgestellt, einen kausalen Zusammenhang zwischen Schlaf -, Chromosomen-Dynamik neuronaler Aktivität und DNA-Schäden und Reparatur mit direkten physiologischen Bedeutung für den gesamten Organismus“, sagt Prof. Appelbaum. „Schlaf gibt eine Möglichkeit zur Reduzierung der DNA-Schäden angesammelt, die im Gehirn während der Wachheit.“