Wie funktioniert DNA-Analyse? - Gel-Elektrophorese einfach erklärt!
Vögel tun es, Bienen tun es, selbst gebildete Flöhe tun es: Nein, sie verlieben sich nicht, sie schlafen. Aber genau Warum Alle Tiere mit einem zum Schlafen entwickelten Nervensystem waren ein langjähriges wissenschaftliches Rätsel. Schlummer fühlt sich sicherlich großartig an, aber es macht keinen Sinn - warum sollten wir ein Drittel unseres Lebens in Ohnmacht fallen?
In einer Studie veröffentlicht am Dienstag in Nature Communications sagen Wissenschaftler, dass sie herausgefunden haben, warum auf zellulärer Ebene.Sie erklären, dass die zelluläre Kernfunktion des Schlafs darin besteht, den neuronalen DNA-Schaden zu bekämpfen, der sich während der Wachstunden ansammelt. Durch den Schlaf können Neuronen die effiziente DNA-Aufrechterhaltung durchführen, die für ein gesundes Leben unerlässlich ist: Wissenschaftler wissen bereits, dass weniger Schlaf eine größere Anfälligkeit für Angstzustände, Frustration und schlechte Gesundheit bedeutet. Jetzt wissen sie jedoch genau, warum dies der Fall ist.
"Wir haben einen ursächlichen Zusammenhang zwischen Schlaf, Chromosomendynamik, neuronaler Aktivität sowie DNA-Schäden und -Rekuren gefunden, der für den gesamten Organismus von direkter physiologischer Bedeutung ist", sagte Lior Appelbaum, Leiter der Studie, am Dienstag. "Der Schlaf bietet die Möglichkeit, den im Gehirn angesammelten DNA-Schaden während des Wachens zu reduzieren."
Applebaum und sein Team untersuchten, wie der Schlaf mit der nuklearen Erhaltung zusammenhängt, indem er einen der am häufigsten verwendeten Modellorganismen für Gen- und Entwicklungsstudien untersuchte: den Zebrafisch. Diese transparenten Zebrafische wurden genetisch so konstruiert, dass die Chromosomen in ihren Neuronen farbige chemische Markierungen trugen. Während die Fische wach waren und schliefen, beobachteten die Wissenschaftler die Bewegung von DNA und Kernproteinen innerhalb der Fische mit einem hochauflösenden Mikroskop, das im Video oben zu sehen ist.
Sie beobachteten, dass die Chromosomen im wachen Zustand der Fische relativ inaktiv waren und sich in den Neuronen gebrochene DNA-Stränge ansammelten. Wenn die Fische jedoch schliefen, wurden die Chromosomen aktiver und der angehäufte DNA-Schaden wurde repariert. Die anschließende Analyse bestätigte, dass einzelne Neuronen ein Tier benötigen, um schlafen zu gehen, um eine nukleare Aufrechterhaltung durchzuführen.
Die Anhäufung von DNA-Schäden, sagt Appelbaum, ist der "Preis des Wachens". Während des Wachens sind Chromosomen weniger aktiv, wodurch sie für DNA-Schäden anfällig sind, die durch Strahlung, oxidativen Stress und neuronale Aktivität verursacht werden. Sleep startet die chromosomale Aktivität und synchronisiert die nukleare Aufrechterhaltung in den einzelnen Neuronen, sodass das Gehirn repariert werden kann, solange es nicht in dem Maße genutzt wird, in dem es tagsüber vorhanden ist.
"Es ist wie Schlaglöcher auf der Straße", sagt Applebaum. "Auf Straßen kommt es zu Abnutzungserscheinungen, vor allem während der Hauptverkehrszeiten, und es ist am bequemsten und effizientesten, sie nachts zu reparieren, wenn wenig Verkehr herrscht."
Anekdotisch wissen wir, dass eine gute Nachtruhe erholsam sein kann. Nun scheint es, dass es auch für das Gehirn quantifizierbar ist, sodass es den Schaden des Tages auf natürliche Weise heilen kann.
Abstrakt:
Schlaf ist wichtig für alle Tiere mit einem Nervensystem. Nichtsdestotrotz ist die zelluläre Kernfunktion des Schlafes nicht bekannt und es gibt keinen konservierten molekularen Marker, um den Schlaf in der gesamten Phylogenie zu definieren. Zeitrafferaufnahmen von chromosomalen Markern in einzelnen Zellen eines lebenden Zebrafisches zeigten, dass der Schlaf die Chromosomendynamik in einzelnen Neuronen erhöht, nicht jedoch in zwei anderen Zelltypen. Die Manipulation von Schlaf, Chromosomendynamik, neuronaler Aktivität und DNA-Doppelstrangbrüchen (DSBs) zeigte, dass die Chromosomendynamik niedrig ist und sich die Anzahl der DSBs während des Wachzustandes ansammelt. Der Schlaf erhöht wiederum die Chromosomendynamik, die erforderlich ist, um die Anzahl der DSBs zu reduzieren. Diese Ergebnisse legen die Chromosomendynamik als einen potentiellen Marker für die Definition einzelner schlafender Zellen fest und legen nahe, dass die Aufrechterhaltungsfunktion des Schlafes die nukleare Aufrechterhaltung ist.
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