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.     

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。     

生物钟作用机制及其对动物年节律产生的影响

生物钟几乎存在于所有生命体,是生物适应外界环境的每日周期性变化而产生的内部活动。生物钟在体内受转录-翻译-负反馈环路调控,能调节组织、器官的活动,其正常维持对生物的健康、生长、繁殖等具有重要意义。与之相对,由于环境的四季变化,生物也形成了体内的年周期生理变化,如季节性发情、昆虫滞育等。生物的年节律在外部主要受光周期为主的环境因素影响,在体内则与基因表达、激素含量和细胞组织形态的变化有关。褪黑素是识别外部光周期变化的重要信号,而生物钟在垂体解析褪黑素信号并调控下游信号变化中扮演着重要角色,对环境年度变化的识别和机体年节律的产生具有重要指导作用。本文通过介绍昆虫和哺乳动物的昼夜节律和年节律产生的机制,并结合鸟类的年节律,综述了生物钟对年节律产生影响的作用机制研究进展,以期为今后研究年节律的影响机制提供更广泛的思路。     

鳞翅目昆虫昼夜节律的授时机制研究进展

鳞翅目昆虫生物钟环路的核心成员,在蛋白质分子进化和相互作用网络等方面,与哺乳类,甚至与果蝇等经典模式昆虫有较大差异。总结了昼夜节律对鳞翅目昆虫孵化与进食、生长与变态、生殖与滞育、呼叫与迁徙等生理行为的影响,以及核心钟基因Cry、Per和Tim等的研究进展,分析了鳞翅目昆虫生物钟负反馈环路与哺乳动物和果蝇的差异,介绍了鳞翅目昆虫作为温度授时的生物钟负反馈环路研究和外周生物钟分子机制研究等方面的材料优势。     

昆虫生物钟分子调控研究进展

昆虫生物钟节律的研究是人类了解生物节律的重要途径。昆虫在生理和行为上具有广泛的节律活动,如运动、睡眠、学习记忆、交配、嗅觉等节律活动,其中昼夜活动行为节律的研究广泛而深入。昆虫乃至高等动物普遍具有保守的昼夜节律系统,昼夜生物钟节律主要包括输入系统:用于接受外界光和温度等环境信号并传入核心振荡器,使得生物时钟与环境同步;核心时钟系统:自我维持的昼夜振荡器;输出系统:将生物钟产生的信号传递出去而控制生物行为和生理的节律变化。早期分子和遗传学研究主要关注昼夜节律振荡器的分子机制及神经生物学,阐明了昼夜生物钟节律的主要分子机制及相关神经网络。最近更多的研究关注生物钟信号是如何输入和输出。本文以果蝇运动节律的相关研究为主要内容,围绕生物钟输入系统、振荡器、输出系统这3个组成部分对昆虫生物钟研究进展进行总结。     

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。     

哺乳动物营养代谢的时间生物学研究进展

时间生物学主要是研究生物体内生理和行为的时间机制的学科,而这种机制主要是由生物钟调控的。研究表明,营养代谢的各个方面如葡萄糖转运、糖原异生、脂质合成及降解、氧化磷酸化等作用都受到生物钟核心转录机制的调控,并具有时间敏感性;相反,代谢信号也可以反馈调节生物钟系统,包括生物钟基因表达和行为活动。生物钟的紊乱会造成诸如心血管疾病、肥胖、糖尿病等多种疾病。本文从代谢与生物钟的相互关系、各类营养信号和营养素对生物钟的作用以及生物钟与营养代谢相关疾病的关系等多方面综述了哺乳动物营养代谢的时间生物学研究进展。     

消化道营养物质吸收代谢昼夜节律性调控机制的研究进展

昼夜节律是指在生物体内存在的以近似24 h为周期的生物节律。昼夜节律的重要性质之一是内源节律的周期性,哺乳动物的生理和代谢节律受昼夜节律的控制。昼夜节律的振荡导致下游分子通路和生理过程发生节律性变化,对营养物质的消化、吸收和代谢有一定的调控作用。本文主要综述了消化道蛋白质、糖、脂类等营养物质吸收代谢的节律性及其调控机制,以期为生物钟调控动物营养物质利用机制的研究提供参考资料。     

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。     

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。     

昆虫的睡眠与生物钟

近年来 ,越来越多的证据表明昆虫也要睡眠。该文介绍这方面的研究发现 ,包括确定昆虫睡眠的标准以及昆虫与哺乳动物的睡眠在生理机制上的相似性 ,最后阐述了生物钟基因对昆虫睡眠的调节作用     

Rhythmic gene expression in somite formation and neural development

In mouse embryos, somite formation occurs every two hours, and this periodic event is regulated by a biological clock called the segmentation clock, which involves cyclic expression of the basic helix-loop-helix gene Hes7. Hes7 expression oscillates by negative feedback and is cooperatively regulated by Fgf and Notch signaling. Both loss of expression and sustained expression of Hes7 result in severe somite fusion, suggesting that Hes7 oscillation is required for proper somite segmentation. Expression of a related gene, Hes1, also oscillates by negative feedback with a period of about two hours in many cell types such as neural progenitor cells. Hes1 is required for maintenance of neural progenitor cells, but persistent Hes1 expression inhibits proliferation and differentiation of these cells, suggesting that Hes1 oscillation is required for their proper activities. Hes1 oscillation regulates cyclic expression of the proneural gene Neurogenin2 (Ngn2) and the Notch ligand Delta1, which in turn lead to maintenance of neural progenitor cells by mutual activation of Notch signaling. Taken together, these results suggest that oscillatory expression with short periods (ultradian oscillation) plays an important role in many biological events.     

Pigment‐dispersing factor affects circadian molecular oscillations in the cricket Gryllus bimaculatus

Pigment‐dispersing factor (PDF) is an important neurotransmitter in insect circadian systems. In the cricket Gryllus bimaculatus, it affects nocturnal activity, the free‐running period and photic entrainment. In this study, to investigate whether these effects of PDF occur through a circadian molecular machinery, we measured mRNA levels of clock genes period (per) and timeless (tim) in crickets with pdf expression knocked‐down by pdf RNAi. The pdf RNAi decreased per and tim mRNA levels during the night to reduce the amplitude of their oscillation. The phase of the rhythm advanced by about 4 h in terms of trough and/or peak phases. On the other hand, pdf mRNA levels were little affected by per and tim RNAi treatment. These results suggest that PDF affects the circadian rhythm at least in part through the circadian molecular oscillation while the circadian clock has little effect on the pdf expression.     

Circadian clock rhythms in different adipose tissue model systems

ABSTRACT

Circadian clock-controlled 24-h oscillations in adipose tissues play an important role in the regulation of energy homeostasis, thus representing a potential drug target for prevention and therapy of metabolic diseases. For pharmacological screens, scalable adipose model systems are needed that largely recapitulate clock properties observed in vivo. In this study, we compared molecular circadian clock regulation in different ex vivo and in vitro models derived from murine adipose tissues. Explant cultures from three different adipose depots of PER2::LUC circadian reporter mice revealed stable and comparable rhythms of luminescence ex vivo. Likewise, primary pre- and mature adipocytes from these mice displayed stable luminescence rhythms, but with strong damping in mature adipocytes. Stable circadian periods were also observed using Bmal1-luc and Per2-luc reporters after lentiviral transduction of wild-type pre-adipocytes. SV40 immortalized adipocytes of murine brown, subcutaneous and epididymal adipose tissue origin showed rhythmic mRNA expression of the core clock genes Bmal1, Per2, Dbp and REV-erbα in pre- and mature adipocytes, with a maturation-associated increase in overall mRNA levels and amplitudes. A comparison of clock gene mRNA rhythm phases revealed specific changes between in vivo and ex vivo conditions. In summary, our data indicate that adipose culture systems to a large extent mimic in vivo tissue clock regulation. Thus, both explant and cell systems may be useful tools for large-scale screens for adipose clock regulating factors.     

昆虫分子生物学的一些研究进展：生物钟的基因

昆虫分子生物学的一些研究进展：生物钟的基因翟启慧（中国科学院动物研究所北京１０００８０）生物的许多行为和生理现象有周期性波动,称为生物节律或生物钟。长期以来,这是一个十分吸引人却又难以理解的问题。虽然有大量文献描述生物钟的现象,但对其机理却一无所知。...