生物钟基因及其表达的调节机制

众所周知,生物体的新陈代谢过程,细胞和细胞器官的生理功能,以及心理行为等生命活动往往随着昼夜循环而发生规律性的变化.就是在实验室恒定的条件下,消除一切环境因子的影响,生命活动仍表现出昼夜节律性的变化.这说明昼夜节律受体内的测时系统--生物钟的控制.从50年代至今,人们对生物的昼夜节律及其调控机制进行了深入地研究,特别是应用生物化学和分子生物学的方法,使人们逐步了解了生物节律的特点,生物钟基因及其表达的调控机制.     

生物节律影响巨核细胞发育和血小板产生的研究进展

自然界中生物体的生命活动、生活习性都存在着一定的周期性变化。生物昼夜节律的产生是以内源性的生物钟系统为基础的。生物钟不仅易受到外界环境的影响,而且可以通过调控一系列特定的下游基因的表达,影响生物体的生理生化过程。巨核细胞是生成血小板的前体细胞,经过分化、增殖、成熟和裂解,最终生成血小板。血小板是一种没有细胞核的特殊细胞,在生理性止血和器官修复上发挥着重要作用,同时参与血栓等多种疾病的发生。近几年借助现代分子生物学和细胞生物学手段,证实了哺乳动物的巨核细胞和血小板的生成呈现明显的周期性的变化,利用生物钟基因缺失模型进一步发现了生物钟基因对巨核细胞和血小板的影响。本文概述了生物节律对巨核细胞和血小板的影响,为进一步研究巨核细胞的发育和血小板生成机制提供了参考。     

生物节律影响巨核细胞发育和血小板产生的研究进展

自然界中生物体的生命活动、生活习性都存在着一定的周期性变化。生物昼夜节律的产生是以内源性的生物钟系统为基础的。生物钟不仅易受到外界环境的影响,而且可以通过调控一系列特定的下游基因的表达,影响生物体的生理生化过程。巨核细胞是生成血小板的前体细胞,经过分化、增殖、成熟和裂解,最终生成血小板。血小板是一种没有细胞核的特殊细胞,在生理性止血和器官修复上发挥着重要作用,同时参与血栓等多种疾病的发生。近几年借助现代分子生物学和细胞生物学手段。证实了哺乳动物的巨核细胞和血小板的生成呈现明显的周期性的变化,利用生物钟基因缺失模型进一步发现了生物钟基因对巨核细胞和血小板的影响。本文概述了生物节律对巨核细胞和血小板的影响,为进一步研究巨核细胞的发育和血小板生成机制提供了参考。     

果蝇昼夜节律的调控机制

40多年前的遗传筛选鉴定了第一个果蝇生物钟基因period,开启了果蝇生物钟调控机制的研究。随着更多生物钟基因被发现,一个由转录水平的调控及转录后水平的修饰组成的负反馈环路模型逐步形成,被认为是调控昼夜节律的核心分子机制。生物钟驱动果蝇脑内约150个神经元的活动,这些神经元在不同的环境条件下通过不同的方式互作,共同调控果蝇的行为节律。昼夜环境变化中最显著的是明暗变化。蓝光受体cryptochrome在光对昼夜节律的调控中起重要作用。     

动物内源褪黑素调控生物节律的研究进展

内源褪黑素对人类和其他哺乳动物的节律行为具有调控功能。生物节律是自然进化赋予生命的基本特征之一,生物体的生命活动受到生物节律的控制与影响。在哺乳动物中,节律调控中心是松果体,其主要功能是合成和分泌褪黑素。褪黑素广泛参与生物体节律行为的调节,本文从褪黑素的产生和作用机制,分别阐述褪黑素对昼夜节律行为和多种年节律行为的调控作用,同时明确褪黑素与生物钟及神经内分泌系统的直接作用和反馈互动的复杂集合,进一步揭示褪黑素调控生物节律的重要作用,以期为褪黑素的基础研究以及未来探究生物体的生物钟内源性发生机制提供参考。     

生物钟与衰老的相关研究进展

众所周知,从单细胞生物到人,几乎所有生物体在生理和行为上都表现出昼夜节律。内源性生物钟是产生昼夜节律的物质基础,由母钟和子钟组成,母钟位于下丘脑视交叉上核（SCN）,子钟位于各个外周组织（肝脏、心脏等）。随着机体的逐渐衰老,反应生物钟输出信号的生理昼夜节律在振荡幅度、振荡周期和表达时相等方面发生了相应的变化。另一方面,生物钟控制的生理昼夜节律影响衰老的进程,生物钟功能紊乱会严重加速机体的衰老。本文概述了衰老与生物钟之间的相关研究进展,为进一步认识衰老机制及其对机体的影响提供了线索。     

拟南芥生物钟分子机制研究进展

本文主要概述了目前拟南芥生物钟分子机制的研究进展。生物钟通过调控导引节律的相位来调节植物的生理活动。拟南芥生物钟由CCA1、LHY和TOC1 3个主要基因构成了一个稳定的负反馈环,来调节昼夜节律中各个基因如APRR/TOC1 5重奏的作用, 从而调控昼夜节律的相位。在开花的光周期调控中, 提出了外协和模型, 其中的关键基因是CO , 它与拟南芥的开花时间直接相关。     

生物钟与衰老的相关研究进展

众所周知,从单细胞生物到人,几乎所有生物体在生理和行为上都表现出昼夜节律.内源性生物钟是产生昼夜节律的物质基础,由母钟和子钟组成,母钟位于下丘脑视交叉上核(SCN),子钟位于各个外周组织(肝脏、心脏等).随着机体的逐渐衰老,反应生物钟输出信号的生理昼夜节律在振荡幅度、振荡周期和表达时相等方面发生了相应的变化.另一方面,生物钟控制的生理昼夜节律影响衰老的进程,生物钟功能紊乱会严重加速机体的衰老.本文概述了衰老与生物钟之间的相关研究进展,为进一步认识衰老机制及其对机体的影响提供了线索.     

生物钟的转录后与翻译后水平调控进展

哺乳动物中的昼夜节律系统由位于下丘脑SCN核内的生物钟主钟和位于多数外周细胞中的子钟组成。在分子水平上,生物钟的节律振荡由生物钟基因及其编码蛋白的转录和翻译形成的自主的反馈环路组成,并接受外界因素的影响与环境周期保持同步。为此,就生物钟的调控机制而言,除了转录水平的基因表达调控外,生物钟转录产物和蛋白质的修饰也可以显著影响生物钟基因的表达时相。讨论了一些转录后与翻译后的修饰作用及其对生物钟的影响,并对其今后的研究方向作了展望。     

Sirt1与生物钟的相互调控

生物钟调控机制广泛存在于各种类型的细胞中,控制着细胞代谢的节律性变化.最近的研究发现,NAD+依赖的组蛋白去乙酰化酶Sirt1参与了生物钟调控过程,对维持正常的生物钟节律具有重要作用;另一方面,Sirt1的表达也受到生物钟系统的调控,呈现出昼夜节律性的表达.因此Sirt1能与生物钟进行相互调控,并且这一作用机制很可能广泛参与了不同类型细胞内的信号转导和能量代谢过程.本文总结了Sirt1与生物钟之间相互调控的一些研究进展,对它们之间的分子调控机制进行了概述.     

拟南芥生物钟分子机制研究进展

本文主要概述了目前拟南芥生物钟分子机制的研究进展.生物钟通过调控导引节律的相位来调节植物的生理活动.拟南芥生物钟由CCAJ、LHy和TOCJ 3个主要基因构成了一个稳定的负反馈环,来调节昼夜节律中各个基因如APRR/TOC15重奏的作用,从而调控昼夜节律的相位.在开花的光周期调控中,提出了外协和模型,其中的关键基因是CO,它与拟南芥的开花时间直接相关.     

分析小鼠昼夜节律变化的行为学方法

昼夜节律是指生命活动以24小时为周期的内在性节律.为了适应昼夜环境周期性的变化,地球上几乎所有生物体,包括藻类、细菌、植物、动物等,都演化出一个特殊的系统——生物钟,用以指挥不同组织与器官来适应环境的昼夜交替,维持机体的生理稳态和行为与环境昼夜变化同步.生物钟是指由内源性分子时钟控制的日周生理振荡过程,人类生命活动的各...     

果蝇昼夜节律生物钟机制研究进展

昼夜节律生物钟包括输入途径、生物钟本身和输出途径。果蝇作为昼夜节律生物钟研究的前沿模式生物需被进一步了解。本文对果蝇昼夜节律生物钟的钟基因、激酶和磷酸酶的调控、两个相互依赖的转录/翻译反馈环路、生物钟细胞和昼夜节律行为进行了综述。     

生物钟基因介导卵巢功能调控的分子机制研究

地球的自转产生了以24 h为周期的昼夜节律,因此生物的生理过程和行为活动大都呈现一个近似24 h的周期节律改变,以适应环境的不断变化。昼夜节律在整体水平是一个系统性的调控,它的产生、维持和调控依赖于细胞内生物钟基因的震荡型转录翻译负反馈环路。研究表明,生物钟在卵巢动情周期和生殖系统发育过程中发挥重要作用。本篇综述主要阐述了自卵巢生物钟发现后的种种研究成果,包括卵巢生物钟对类固醇激素生成及排卵的影响,生物钟基因对生育能力的影响,以及生物钟调控与女性生殖系统疾病的相关性。     

蓝绿菌生物钟调控动力学和机制研究进展

生物钟的振荡过程是生命体中典型的非线性动力学现象,它们对细胞基因表达、信号转导以及细胞的新陈代谢等过程起重要的调控作用。通过对生物钟振荡过程各个调控单元或模块之间动力学和调控机制的定量分析,有助于更深入、更直观地了解生物钟在时间尺度和空间尺度上如何精确地调控生物体的生命过程。     

生物钟与肠道菌群调控哺乳动物能量代谢研究进展

生物钟作为哺乳动物进化过程中产生的一种适应机体内外环境昼夜变化的内在机制,控制着机体的睡眠-觉醒及进食等生理活动,使生物体在每个昼夜周期的能量需求和营养供给呈现出与环境相适应的节律性变化。哺乳动物的肝脏、骨骼肌、胰腺、心血管等组织的葡萄糖代谢、脂质代谢和激素分泌等都受到生物钟的调控。作为宿主特殊的“器官”,肠道菌群在共同进化过程中与宿主微环境(组织、细胞、代谢产物)构成了一个微生态系统,在宿主对营养物质的消化和吸收过程中发挥重要作用。近年来的一些研究证据表明,肠道菌群的构成、数量、定植以及功能活动均具有显著的昼夜节律性变化,而这与生物钟调控下的各种生理功能变化是密切相关的。此外,有研究发现肠道菌群可通过分解宿主无法消化的膳食纤维等营养物质产生短链脂肪酸等代谢产物,部分代谢产物具有调节宿主生物钟并影响代谢的功能。本文将重点阐述生物钟与肠道菌群的互作及其对哺乳动物能量代谢的影响,以期为代谢性疾病的预防和治疗提供新的线索和思路。     

生物钟节律与肝脏代谢稳态

生物钟(circadian clock)是机体内在的自主性计时系统,包括视交叉上核(suprachiasmatic nucleus, SCN)中枢生物钟与各组织外周生物钟。分子生物钟的核心机制包括CLOCK/BMAL1二聚体诱导抑制因子CRYs和PERs的转录,CRYs/PERs复合物反馈抑制前者转录活性,进而使这些生物钟核心因子以及节律输出基因的转录水平呈24 h振荡的反馈调节核心环路,以及REV-ERBα和RORα调控BMAL1转录的补充环路。机体大约80%的蛋白编码基因表达呈现明显的昼夜节律性特征,生物钟系统使生物能够适应地球自转所产生的昼夜节律(近日节律),使机体的代谢平衡与能量相互协同。生物钟与代谢稳态相互依存、互为基础,使机体能够高效利用能量,协同机体不同组织,快速适应内外环境变化。肝脏作为机体代谢的中枢器官,其进行的各种生理活动几乎都受到生物钟的控制。生物钟与肝脏代谢调控之间存在多重交互调控机制,两者的交互平衡失调是代谢性疾病的高风险因素。本文主要就肝脏的糖、脂和蛋白质代谢的节律性调控进行了综述,并强调了线粒体功能的振荡,讨论了肝脏代谢对生物钟的反馈调节,并对生物钟研究方法和应用进行展望。     

蓝藻生物节律性分子调控机制的研究进展

生物钟现象是一种普遍存在于生物界细胞的内源节律性保持机制。生物钟机制的存在可以使生物体的代谢行为产生并维持以24 h为周期的昼夜节律,从而更好地适应于地球自转所产生的环境条件昼夜间节律性变化。蓝藻是目前生物钟分子机制研究中的模式生物,其依赖于k ai基因家族成员的核心生物钟调控模式已经被众多研究者详细阐明。蓝藻生物钟的核心振荡器是由蓝藻k aiA/B/C的编码产物来调控的,Kai蛋白的表达模式具有节律性。KaiC蛋白磷酸化状态的节律性循环及输入、输出途径相关组成蛋白的翻译后修饰状态节律性循环共同组成其反馈回路,负责维持生物钟节律性振荡的持续进行并与环境周期保持同步。传统的蓝藻生物钟分子机制模型认为,节律性表达基因翻译产物的转录/翻译负反馈抑制环是生物节律性维持和输出的关键。遗憾的是,在其它物种生物钟分子机制研究中未发现由kai基因家族成员同源基因组成的节律性标签,这表明以k aiA/B/C为核心振荡器的生物钟系统并不是一种跨物种保守的生物钟系统。近期,人们发现非转录/翻译依赖的振荡器(NTO)也具有成为生物节律性产生和维持的“源动力”的可能。过氧化物氧化还原酶(PRX)氧化还原状态节律性是第一种被报道的跨物种保守的NTO节律性标签,这也日渐成为蓝藻生物钟分子机制研究新的热点。     

食物信号钟

生物钟是指生物体自身具有的一种自主时间调控机制,这种机制能使生物体感知并适 应环境中的光、食物和温度等周期信号.限时饮食动物能预期饮食时间,并表现出食物预期 性活动、体温上升以及皮质酮分泌等.这些食物预期性节律被认为是受食物信号钟（FEC）控 制的.研究表明,食物信号钟可能是由一个或者多个整合在一起的震荡子组成的生理结构, 它控制着各种食物信号相关的生理节律.本文综述了食物信号钟存在的可能位点、与其相关 的生物钟基因以及参与生物钟信号输入输出相关的神经化学信号通路.     

粗糙脉孢菌及其他真菌中生物钟系统研究进展

地球自转形成的昼夜交替促使地球上的生物在体内进化出了能够测量时间的"生物钟"系统,此系统由输入途径、核心振荡器和输出途径3部分组成。"光逃避"假说为生物钟的进化提供了一种合理的解释。作为研究生物钟的理想模式生物之一,粗糙脉孢菌生物钟的核心振荡器是由正调控因子WC-1、WC-2和负调控因子FRQ、FRH组成的一个基于转录/翻译的负反馈调控环路。输入途径感知光照、温度等环境信号并将其传递到核心振荡器,进而调控下游一系列钟控基因表达,输出昼夜节律。此外,粗糙脉孢菌中还存在不依赖于WC复合体的frq基因的转录,其调控方式的解析进一步丰富了生物钟的调控网络。最后,通过比较并探索其他真菌中生物钟系统组成及运行机制,使我们对真菌生物钟的进化历程及生物体对环境的整体适应性有了更加全面而深刻的认识。