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。     

昆虫钟基因研究进展

昆虫进化形成了内在的生物钟机制以协调行为、生理及代谢节律与外部环境信号同步,从而更有效地利用资源并获得适应性优势。行为、生理及代谢昼夜调控的协调对于昆虫有效应对可预见的生理上的挑战至关重要。生化过程和代谢变化与外部环境的昼夜节律同步性受基因表达的控制,钟基因在昆虫的重要生理过程如中枢及外围生物钟机制、光周期信号传导、光周期介导的外围组织调控、代谢以及免疫中发挥着重要作用。根据信号转导过程中的作用,昆虫钟基因分为3类——信号输入基因、信号震荡起搏器和信号输出基因,它们通过相互作用形成了复杂的转录-翻译反馈回路并参与调控昆虫昼夜节律和光周期事件。本文针对昆虫钟基因的鉴定、分类和功能,作用分子机制以及研究方法和挑战等方面作了总结,并展望了昆虫钟基因未来的研究方向,这将为昆虫钟基因的进一步功能研究及开发利用提供信息参考。     

昆虫滞育表观遗传调控的研究进展

滞育是昆虫躲避不良环境的一种策略,对延续昆虫种群具有重要意义。特别是昆虫的兼性滞育,能够受环境的周期性季节变化影响,表观遗传可能在其中扮演重要角色。表观遗传是不依赖DNA序列改变所产生的可遗传变异,包括DNA、RNA、蛋白质和染色质水平上的各种表观遗传调控过程,可能参与生物的发育可塑性。昆虫滞育表观遗传调控主要包括两个方面：一是表观遗传调控如何响应滞育诱导的环境信号;二是环境信号诱导的表观遗传调控如何作用昆虫滞育。尽管已有报道提示DNA甲基化可以响应光周期信号,组蛋白乙酰化能够耦联昆虫内分泌信号,但表观遗传调控参与昆虫滞育的具体机制尚不完全清楚。表观遗传调控昆虫滞育在不同滞育类型的昆虫中都有报道。对于同一滞育类型,不同表观遗传过程之间可能存在协同,这种协同作用如何响应环境信号,又如何精确调节昆虫滞育仍不得而知。总之,现有研究仅仅展示了表观遗传调控昆虫滞育的可能性,昆虫滞育表观遗传调控的分子机制亟待深入研究,特别是以下几个方面：(1)表观遗传响应滞育诱导环境信号的分子机制研究;(2)表观遗传耦联内分泌调控的分子机制研究;(3)介导表观遗传调控的细胞信号转导研究;(4)表观遗传的协同调控在昆虫滞育中的功能研究。     

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。     

褪黑素及其在昆虫学研究中的展望

褪黑素是一种与光周期相关的内源激素。它在生物界分布广泛,并在复杂而漫长的生物进化过程中作为一种多功能分子保留至今。褪黑素在生物体内起着调节时间节律、免疫和抗氧化等作用,从而可使生物机体保持内环境稳定,更好地适应环境。开展昆虫褪黑素与昆虫行为发育关系的研究,尤其是分子生物学方面的研究,对进一步揭示褪黑素的生理功能具有重要的意义。作者根据近年来的相关研究及进展进行了综述。     

生物钟基因3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 5 0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。1　生物钟基因存在于不同生物体中的昼夜节律时钟都表现出 3个共同的特点 :1 )在恒定的环境条…     

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.     

哺乳动物季节性繁殖的内源年生物钟及光敏神经环路研究进展

生活在温带和寒带的哺乳动物在长期的进化过程中形成了季节性繁殖的生活史特征。哺乳动物的繁殖功能主要受到下丘脑-垂体-性腺轴(hypothalamic-pituitary-gonadal axis,HPGA)的调控。视交叉上核(suprachiasmatic nucleus,SCN)能够自发振荡并响应光周期信号的变化,引发褪黑素分泌的改变,并介导下游通路中下丘脑甲状腺激素、Kisspeptin和RF酰胺相关肽(RF amide-related peptide,RFRP)的节律性表达变化,从而调控哺乳动物的季节性繁殖。本文综述了哺乳动物季节性繁殖的内源年生物钟调控,并强调了光敏通路中包括甲状腺激素、Kisspeptin和RFRP在季节性繁殖调控中的重要作用。     

NONO——代谢节律调节新分子

正生物节律(biological rhythm)指机体活动呈现的周期性变化;可分为日节律(circadian rhythm)、月节律(circamensual rhythm)、年节律(circannual rhythm)等;机体每昼夜间规律发生的节律性变化,被认为由"生物钟"调控;而"生物钟"则有其基因、分子与神经基础。生物节律具有自身调节性,以适应外界变化,增强生物的环境适应性。光照,摄食,温度等,均为重要的外界因素。摄食后,机体会发生一系列适应性变化,包括糖代谢水平上调、糖原合成增加等;然而,摄食影响机体生物节律的     

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。     

生命中不能承受之轻——微重力条件下生物昼夜节律的变化研究

生物钟是地球上绝大多数生物经过长期演化形成的一种内在机制,可以调控生物的生理、代谢和行为的节律,以适应地球因自转而产生的近24小时的昼夜周期。人类在空间探索过程中由于环境因素与地表环境的巨大差异,生理和健康面临很大的压力。在诸多环境因子中,重力变化对生物钟具有重要的影响。迄今人们已对人及多种生物在微重力环境中的变化规律进行了研究,但微重力调控生物钟的分子机制仍很不清楚。现将对此方面的研究概况和进展进行综述。     

昆虫翅多型的分子调控机制研究进展

生物如何适应复杂的环境变化是生物学研究的重要科学问题。其中,昆虫在长期的进化过程中形成了翅多型现象以适应复杂的环境,由此通过调控翅型的转换,对不同的环境条件做出响应,从而优化资源分配以平衡迁移或繁殖的需求,但目前对其分子调控机制仍不十分清楚。本文基于国内外最新研究进展,结合作者自己的研究,系统地综述了昆虫体内参与翅型转换调控的多种途径的研究进展,包括胰岛素信号通路、蜕皮激素信号通路、保幼激素信号通路、JNK信号通路、生物胺信号通路和病毒基因水平转移,指出了未来发展的方向。这些研究成果不仅对于进一步阐明昆虫翅多型的分子机制具有指导意义,也为开发以翅型调控为主要内容的害虫综合治理技术提供参考。     

动物的行为节律

动物的行为节律按节律期长短可区分为6种类型,即年节律、月节律、潮汐节律、昼夜节律、短期节律和间歇节律。行为节律大都是由体内的生物钟调控的,但需靠外在的定时因素的作用,使动物的行为节律与环境的周期变化保持同步。     

辣椒的另类功效

美国科学家研究发现，蟑螂的学习能力在早晚相差巨大。这是首例获得证实的关于昆虫学习能力会受到生物钟影响的研究报告，无疑将对人们深入研究生物钟的作用产生帮助。生物钟又称生理钟。它是生物体内的一种无形的“时钟”，实际上是生物体生命活动的内在节律性，它是由生物体内的时间结构序列所决定。     

生物钟机制研究进展

由生物体内源性生物钟所产生的昼夜节律是近年来生命科学的研究热点之一。几种模型生物（蓝细菌、脉孢菌、拟南芥、果蝇、小鼠）的生物钟相关基因相继被克隆和鉴定,为理解昼夜节律的分子机制奠定了基础。振荡器蛋白对其编码基因的负反馈调控可能是不同生物的生物运作普遍机制,在此基础上,不同生物有不尽相同的调控方式;隐色素可能是高等生物的共同生物钟光受体。     

蓝藻生物钟信号输出途径分子机制的研究进展

昼夜节律生物钟包括信号输入途径、核心振荡器和信号输出途径。在生物钟振荡周期与环境信号的同步过程中,信号输入途径感应外界环境的时间变化信号致使生物钟振荡周期和环境同步,并将其输入途径接受的外界信息传递给核心振荡器,核心振荡器再通过不同输出途径将周期性时间信号传递出去,产生周期性的信号调控作用。主要对蓝藻生物钟已知的三条主要输出途径KaiC-SasA-RpaA、KaiC-LabARpaA和KaiC-CikA-RpaA及其相关调节因子的分子机制研究进展进行综述。     

昆虫抗冻蛋白的研究进展

热滞效应(Tberm Hysteresis Action)最早在昆虫研究中发现,后来研究表明,它是抗冻蛋白(Antifreeze Proteins,AFPs)的一种基本性质。和鱼类,植物AFPs相比,昆虫AFPs具有更高 的热滞活性和独特的化学结构特征。昆虫AFPs在昆虫抗冻生理过程中起着相当重要的作用,表现在以下三个方面：①抑制一些冰晶形成;②提高冰冻耐受性;③可能参与水分平衡过程。光周期,气温和湿度是调控AFPs生物合成与降解的三种外部因子,而体内激素的变化可能是直接调节脂肪体合成AFPs的内部因子。     

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。     

滞育昆虫营养物质的积累、转化与调控

滞育是昆虫度过不良环境的一种生存适应策略,营养物质的利用、积累和转化影响昆虫的滞育。滞育期间,昆虫体内发生一系列生理生化变化,包括脂类、碳水化合物和氨基酸等内源营养物质呈特异性地积累或转化,保障了滞育个体在逆境中存活及滞育解除后发育的能量需求。外源营养物质对昆虫滞育的影响较复杂,其种类、丰度、质量能通过"食料-寄主-天敌"营养关系进行传递,影响昆虫体内营养物质的积累和转化,改变昆虫的耐寒性、滞育率等,制约昆虫的滞育深度、滞育存活率。滞育昆虫营养物质积累、利用机制复杂多样,胰岛素信号通路-叉头转录因子以及激脂激素的调控效应在滞育诱导及营养物质转化中起到了关键的调控作用,但滞育的系统性调控仍需进一步深入研究。