Белки представляют собой большие биомолекулы и макромолекулы, состоящие из одной или нескольких длинных цепочек аминокислотных остатков. Но знаете ли вы, что PARP-1, тип белка, постоянно восстанавливает нашу поврежденную ДНК?
PARP-1 — это белок, обнаруженный в наших клетках, который постоянно восстанавливает поврежденную ДНК. Однако он не может восстанавливать ДНК в нейронах, пока мы бодрствуем. В результате он накапливается до тех пор, пока мы не засыпаем. Согласно новому исследованию, накопление PARP-1 заставляет нас спать
Что такое белок PARP-1 и где происходит большая часть его активности?
PARP-1, также известный как НАД+-АДФ-рибозилтрансфераза 1 или поли-АДФ-рибозосинтаза 1, представляет собой фермент, кодируемый геном PARP1 у человека. Это самый распространенный из ферментов семейства PARP, на его долю приходится 90% НАД +, используемых этим семейством.
PARP-1 находится вместо гистона H1 в активных генах. Он находится в ядре клетки и может немедленно обнаруживать метаболические и химические реакции на клеточном уровне и реагировать на них. (Источник: Королевское химическое общество)
Как белок PARP-1 улучшает восстановление ДНК в нейронах, способствуя сну?
Характеристики драйверов сна и механизмы, с помощью которых сон снижает давление на клеточный гомеостаз, неизвестны. Уровни повреждения ДНК у мух, рыбок данио, мышей и людей увеличиваются во время бодрствования и уменьшаются во время сна. Мы показываем, что 6 часов консолидированного сна достаточно, чтобы уменьшить повреждение ДНК в спинном мантии рыбок данио.
Сон и восстановление ДНК были вызваны индукцией повреждения ДНК нейронной активностью и мутагенами. Реакция на повреждение ДНК (DDR) белков Rad52 и Ku80 увеличивалась во время сна, а динамика хромосом повышала активность Rad52.
После лишения сна активность инициатора DDR PARP-1 увеличилась. PARP-1 способствовал сну как у личинок рыбок данио, так и у взрослых мышей. Его ингибирование снижало зависящую от сна динамику и восстановление хромосом.
Эти результаты показывают, что повреждение ДНК является гомеостатическим фактором сна и что пути PARP-1 могут обнаруживать это клеточное давление и облегчать сон и восстановительную активность. (Источник: Х-МОЛ)
Как ДНК PARP-1 обнаруживает повреждения и восстанавливает клетки?
Формируя посттрансляционную модификацию поли-АДФ-рибозы, PARP-1 влияет на транскрипцию генов, передачу сигналов гибели клеток и репарацию ДНК АДФ-рибозы. PARP-1 быстро связывается с повреждением ДНК во время физиологического ответа на генотоксический стресс, что приводит к мощной стимуляции синтеза поли-АДФ-рибозы при низком базовом уровне активности PARP-1.
Понимание биологической функции PARP-1 зависит от повреждения ДНК. Тем не менее, структурное понимание механизмов, стоящих за этим способом регуляции, остается неуловимым, отчасти из-за чрезвычайно модульной шестидоменной архитектуры PARP-1. Согласно недавним структурным исследованиям, PARP-1 использует уникальные цинковые пальцы для обнаружения разрывов ДНК посредством независимых от последовательности взаимодействий с открытыми нуклеотидными основаниями, что является типичным признаком поврежденных и аберрантных структур ДНК.
Основываясь на кристаллической структуре критических доменов PARP-1 в связи с разрывом нити ДНК, был обнаружен метод связи обнаружения повреждений ДНК с усиленной продукцией поли-АДФ-рибозы. Многие домены PARP-1 сталкиваются с поврежденной ДНК, создавая сеть междоменных взаимодействий, которые вызывают дестабилизирующие изменения в каталитическом домене, что приводит к увеличению синтеза поли-АДФ-рибозы. (Источник: Национальная библиотека медицины)