Le proteine sono grandi biomolecole e macromolecole che comprendono una o più lunghe catene di residui di amminoacidi. Ma lo sapevi che PARP-1, un tipo di proteina, ripara costantemente il nostro DNA danneggiato?
Il PARP-1 è una proteina presente nelle nostre cellule che ripara costantemente il DNA danneggiato. Tuttavia, non può riparare il DNA nei neuroni mentre siamo svegli. Di conseguenza, si accumula fino a quando non ci addormentiamo. Secondo una nuova ricerca, l'accumulo di PARP-1 ci fa dormire
Qual è la proteina PARP-1 e dove si verifica la maggior parte della sua attività?
PARP-1, noto anche come NAD+ ADP-ribosiltransferasi 1 o poli ADP-ribosio sintasi 1, è un enzima codificato dal gene PARP1 nell'uomo. È il più abbondante della famiglia di enzimi PARP, rappresentando il 90% del NAD+ utilizzato dalla famiglia.
Il PARP-1 si trova al posto dell'istone H1 nei geni attivi. Si trova nel nucleo cellulare e può rilevare e rispondere immediatamente a sostanze metaboliche e chimiche a livello cellulare. (Fonte: Società Reale di Chimica)
In che modo la proteina PARP-1 migliora la riparazione del DNA nei neuroni favorendo il sonno?
Le caratteristiche dei driver del sonno e i meccanismi con cui il sonno allevia la pressione dell'omeostasi cellulare sono sconosciuti. I livelli di danno al DNA nelle mosche, nel pesce zebra, nei topi e negli esseri umani aumentano durante la veglia e diminuiscono durante il sonno. Mostriamo che 6 ore di sonno consolidato sono sufficienti per ridurre il danno al DNA nel pallio dorsale del pesce zebra.
Il sonno e la riparazione del DNA sono stati innescati dall'induzione del danno al DNA da parte dell'attività neuronale e dei mutageni. Le proteine rad52 e Ku80 della risposta al danno del DNA (DDR) sono aumentate durante il sonno e la dinamica dei cromosomi ha aumentato l'attività di Rad52.
Dopo la privazione del sonno, l'attività dell'iniziatore DDR PARP-1 è aumentata. PARP-1 ha promosso il sonno sia nel pesce zebra della larva che nei topi adulti. La sua inibizione ha ridotto la dinamica e la riparazione dei cromosomi dipendenti dal sonno.
Questi risultati mostrano che il danno al DNA è un fattore omeostatico del sonno e che le vie PARP-1 possono rilevare questa pressione cellulare e facilitare il sonno e l'attività di riparazione. (Fonte: X-MOL)
In che modo il DNA PARP-1 rileva i danni e ripara le cellule?
Formando la modifica post-traduzionale poli ADP-ribosio, PARP-1 influenza la trascrizione genica, la segnalazione di morte cellulare e la riparazione del DNA ADP-ribosio. PARP-1 è rapidamente associato al danno del DNA durante la risposta fisiologica allo stress genotossico, risultando in una potente stimolazione della sintesi di poli ADP-ribosio su un basso livello basale dell'attività PARP-1.
La comprensione della funzione biologica di PARP-1 dipende dal danno al DNA. Tuttavia, le intuizioni strutturali sui meccanismi alla base di questo modo di regolamentazione sono rimaste sfuggenti, in parte a causa dell'architettura a sei domini estremamente modulare di PARP-1. PARP-1 utilizza dita di zinco uniche per rilevare le interruzioni del DNA attraverso interazioni indipendenti dalla sequenza con basi nucleotidiche esposte, un tipico segno distintivo delle strutture del DNA danneggiate e aberranti, secondo recenti indagini strutturali.
Basato su una struttura cristallina dei domini critici di PARP-1 in associazione con una rottura del filamento di DNA, è stato rivelato il metodo per collegare il rilevamento del danno del DNA a una maggiore produzione di poli ADP-ribosio. I numerosi domini di PARP-1 si scontrano con il DNA danneggiato, generando una rete di interazioni tra domini che causano cambiamenti destabilizzanti nel dominio catalitico, con conseguente aumento della sintesi di poli ADP-ribosio. (Fonte: National Library of Medicine)