PARP1 Proteini ile Adenozinin Uyku İlişkisi

 

PARP1 ve Uyku İlişkisi

PARP1 (Poly (ADP-ribose) polimeraz 1), hücrelerde DNA hasarını onarmada kritik bir rol oynayan bir enzimdir. Bu enzim, DNA kırıklarını algıladığında aktive olur ve ADP-riboz moleküllerini çeşitli proteinlere ekleyerek DNA onarım süreçlerini başlatır. Bu süreçler, hücresel stres yanıtlarının bir parçası olarak enerji tüketimini de artırabilir.

PARP1'in Uyku Düzenlenmesindeki Rolü

Uyku ve sirkadiyen ritimler, vücudun birçok biyolojik işlevini düzenleyen doğal süreçlerdir. PARP1'in uyku ile ilişkisi, bu enzimin DNA onarımı ve hücresel enerji metabolizması üzerindeki etkileri aracılığıyla anlaşılabilir:

1. Hücresel Onarım ve Enerji Metabolizması: Uyku, beyindeki sinir hücrelerinin onarımı ve genel hücresel yenilenme için kritik bir süreçtir. Uyku sırasında hücrelerde DNA onarımı ve protein sentezi artar. PARP1, DNA onarımı süreçlerinin bir parçası olarak aktif hale gelir ve hücresel enerji tüketimini artırır. Özellikle REM uykusu sırasında, beyin enerji tüketimini artırır ve bu süreçte PARP1'in aktivitesi artar. Bu durum, hücresel onarım ve yenilenme süreçlerinin enerjiye ihtiyaç duyduğunu ve PARP1'in bu süreçlerde önemli bir rol oynadığını gösterir.
2. Sirkadiyen Ritmin Düzenlenmesi: Sirkadiyen ritim, uyku-uyanıklık döngüsünü ve diğer biyolojik süreçleri düzenleyen içsel bir biyolojik saat mekanizmasıdır. PARP1'in, sirkadiyen ritmin düzenlenmesi üzerinde de etkisi olabilir. Araştırmalar, PARP1'in, sirkadiyen ritimle ilişkili bazı genlerin ekspresyonunu düzenleyebileceğini ve bu sayede sirkadiyen ritmin stabilitesine katkıda bulunabileceğini göstermektedir.
3. Uyku Yoksunluğu ve DNA Hasarı: Uyku yoksunluğu, hücresel stresin artmasına ve DNA hasarının birikmesine neden olabilir. PARP1, bu hasarların onarılmasında aktif rol alır. Uyku eksikliği nedeniyle artan DNA hasarının onarımı, PARP1'in aktivitesinde artışa neden olabilir.PARP1'in aşırı aktivasyonu, hücresel enerji rezervlerinin tükenmesine ve hücre ölümüne yol açabilir. Bu durum, uzun süreli uyku eksikliğinin neden olduğu sağlık sorunlarının bir parçası olarak görülebilir.
4. Nöroprotektif Etkiler: PARP1'in DNA onarımı ve hücresel stres yanıtları üzerindeki etkileri, uyku sırasında beynin nöroprotektif mekanizmalarını destekleyebilir. Uyku sırasında artan DNA onarımı ve hücresel yenilenme süreçleri, beynin genel sağlığını ve işlevselliğini korumaya yardımcı olabilir.

Adenozin ve Uyku İlişkisi

Adenozin, vücutta enerji metabolizması ve hücresel iletişimde önemli rol oynayan bir nükleozittir. Uyku düzenlenmesinde de kilit bir bileşen olarak işlev görür. Özellikle beyin üzerindeki etkileri ile adenozin, uykunun başlatılması ve sürdürülmesinde önemli bir nöromodülatör olarak tanınır.

Adenozin'in Uyku Üzerindeki Etkisi

1. Enerji Metabolizması ve Adenozin Birikimi: Beyindeki enerji üretimi sırasında, adenozin trifosfat (ATP) molekülleri enerji salınımı için parçalanır. Bu süreçte adenozin seviyeleri artar. Beyin hücrelerinde ATP tüketimi arttıkça, adenozin birikimi de artar. Bu durum, özellikle uzun süreli uyanıklık dönemlerinden sonra belirgin hale gelir. Adenozin birikimi, beynin uykuyu başlatma ve sürdürme ihtiyacını artırır. Uyanıklık süresi boyunca adenozin seviyelerinin artması, uyku isteğini ve uykusuzluk baskısını artıran bir faktördür.
2. Adenozin Reseptörleri ve Beyin: Beyinde farklı adenozin reseptörleri (A1, A2A, A2B ve A3) bulunur ve her biri farklı nörolojik ve fizyolojik işlevlerde rol oynar. Uyku düzenlenmesinde en önemli olanlar A1 ve A2A reseptörleridir.
• A1 Reseptörleri: A1 reseptörleri, uyanıklık durumunda nöronal aktiviteyi baskılayarak beyin hücrelerinin aşırı uyarılmasını önler. Adenozin seviyeleri arttıkça, A1 reseptörleri aktive olur ve sinir hücrelerinin aktivitesini azaltarak sakinleştirici bir etki yaratır.
• A2A Reseptörleri: A2A reseptörleri, daha çok bazal gangliyonlarda ve beyin sapında bulunur ve uyku düzenlenmesinde daha belirgin bir rol oynar. A2A reseptörlerinin aktivasyonu, uyanıklık halini baskılar ve uyku eğilimini artırır.
3. Uyku ve Adenozin Düzeylerinin Dengesi: Uyanıklık sırasında adenozin düzeyleri giderek artar ve belirli bir eşiğe ulaştığında uyku ihtiyacı başlar. Uyku sırasında ise adenozin seviyeleri düşer ve beyin yeniden enerji depolamaya başlar. Uyku, adenozin birikimini temizler ve bu da enerji metabolizmasının yeniden düzenlenmesine olanak tanır. Böylece, uyku sonrası bireyler yeniden uyanıklık ve zindelik hissederler.
4. Kafein ve Adenozin Etkileşimi: Kafein, adenozin reseptörlerine bağlanarak adenozin etkisini bloke eden bir antagonisittir. Bu blokaj, adenozinin uyku getirici etkilerini engeller ve uyanıklık hissini artırır. Bu yüzden kafein, yaygın olarak bir uyanıklık artırıcı olarak kullanılır.Kafeinin bu etkisi, özellikle A2A reseptörleri üzerindeki antagonistik etkisinden kaynaklanır. Bu durum, kafein tüketiminin uyanıklığı artırırken aynı zamanda uyku düzenini bozabileceğini göstermektedir.
5. Adenozin ve Uyku Döngüleri: Adenozin, uyku döngülerinin düzenlenmesinde de rol oynar. Özellikle derin uyku (yavaş dalga uykusu) sırasında adenozin seviyeleri yükselir ve bu durum, uyku kalitesinin ve beyin dinlenmesinin artmasına katkıda bulunur.REM uykusu sırasında ise adenozin seviyeleri nispeten düşük kalır, bu da beynin hızlı göz hareketleri ve rüya görme sırasında yüksek nöronal aktiviteyi sürdürmesine olanak tanır.

Referanslar

1. GRCh38:Ensembl release 89: ENSG00000143799 – Ensembl, May 2017
2. Jump up to:^a b c GRCm38:Ensembl release 89: ENSMUSG00000026496 – Ensembl, May 2017
3. "Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
4. "Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
5. Ha HC, Snyder SH (August 2000). "Poly(ADP-ribose) polymerase-1 in the nervous system". Neurobiology of Disease. 7 (4): 225–39. doi:10.1006/nbdi.2000.0324. PMID 10964595. S2CID 41201067.
6. Jump up to:^a b Xie N, Zhang L, Gao W, Huang C, Zou B (2020). "NAD + metabolism: pathophysiologic mechanisms and therapeutic potential". Signal Transduction and Targeted Therapy. 5 (1): 227. doi:10.1038/s41392-020-00311-7. PMC 7539288. PMID 33028824.
7. Nilov, DK; Pushkarev, SV; Gushchina, IV; Manasaryan, GA; Kirsanov, KI; Švedas, VK (2020). "Modeling of the enzyme-substrate complexes of human poly(ADP-ribose) polymerase 1". Biochemistry (Moscow). 85 (1): 99–107. doi:10.1134/S0006297920010095. PMID 32079521. S2CID 211028760.
8. Jump up to:^a b Mangerich A, Bürkle A (2012). "Pleiotropic cellular functions of PARP1 in longevity and aging: genome maintenance meets inflammation". Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2012: 321653. doi:10.1155/2012/321653. PMC 3459245. PMID 23050038