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。     

血压昼夜节律特征及其分子调控机制

正常血压具有典型的昼夜节律特征。血压昼夜节律异常与高血压靶器官损害和心血管事件发生呈明显相关关系,是独立于血压水平的重要致病因素。血压昼夜节律的产生和维持与时钟基因的周期性表达有关。时钟基因bmal1、per2是体内生物钟系统运行的关键基因,其表达水平和节律变化直接调节血压的昼夜节律。     

血压昼夜节律特征及其分子调控机制

正常血压具有典型的昼夜节律特征。血压昼夜节律异常与高血压靶器官损害和心血管事件发生呈明显相关关系,是独立于血压水平的重要致病因素。血压昼夜节律的产生和维持与时钟基因的周期性表达有关。时钟基因bmal1、per2是体内生物钟系统运行的关键基因,其表达水平和节律变化直接调节血压的昼夜节律。     

生物钟基因研究进展

昼夜节律是以大约24 h为周期波动的生物现象.这些节律包括血压、体温、激素水平、血中免疫细胞的数量、睡眠觉醒周期循环等.基因水平上的昼夜节律研究还只是刚起步,介绍不同物种控制昼夜行为的共同基因(如period 、timless 、clock基因等)的研究进展,特别是一些有关调控昼夜节律基因的转录因子的研究.同时讨论果蝇和人类生物钟调节的共同分子机制.     

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。     

Timeless与生物钟基因

综述了timeless基因的发现、多态性和重要功能。timeless是最先被发现的两个生物钟基因之一。生物钟的昼夜节律由PER、TIM、CLOCK和CYCLE4个生物钟齿轮组成的正负反馈回路进行调节。其中TIM可以受光因子调控,它还可以与PER形成异二聚体,通过正负调控方式调节果蝇的昼夜节律行为。     

果蝇的分子行为

雄果蝇可通过展翅和振翅而演奏出求偶歌曲。这种歌曲的某些参数例如声音脉冲间隔的长度具有物种特异性,雌果蝇只能识别与其相同物种的求偶歌曲。可影响雄果蝇求偶歌曲节律的基因座存于X染色体的时钟(per)基因。最近,美国勃兰台斯大学生物系的惠勒等通过实验表明,若将per基因座的片段从这种雄果蝇转移到另一种雄果蝇,则受体雄果蝇便可改变其求偶歌曲     

昼夜节律时钟研究的最新进展

昼夜节律时钟研究的最新进展赵文会（中国科学院国家基因研究中心,上海２００２３３）关键词昼夜节律时钟所有真核生物甚至一些原核生物都有一个基本特性：它们的生化、生理和行为等生命活动过程有昼夜节律性。即使没有外界环境因素刺激,没有任何时间线索,它们的生命活...     

昼夜节律钟调控代谢的研究进展

生理和行为的昼夜节律性调控对健康生活是必需的。越来越多的流行病学和遗传学证据显示昼夜节律的破坏与代谢紊乱性疾病相关联。在分子水平上,昼夜节律受到时钟蛋白组成的转录一翻译负反馈环的调控。时钟蛋白通过以下两种途径调节代谢：首先,时钟蛋白作为转录因子直接调节一些代谢关键步骤的限速酶和代谢相关核受体的表达,其次作为代谢相关核受体的辅调节因子来激活或抑制其转录活性。虽然时钟蛋白对代谢途径的调节导致代谢物水平呈昼夜节律振荡,但是产生的代谢物反过来又可以影响昼夜节律钟基因的表达,进而影响昼夜节律钟。深入研究昼夜节律钟与代谢的交互调节可能为治疗某些代谢紊乱性疾病提供新的治疗方案。     

利用果蝇心力衰竭模型筛选果蝇第2号染色体缺失系

果蝇心脏一直以来都是研究心血管发育的极好模型,许多控制心脏分化和特化的调控基因和信号途径从果蝇到哺乳动物都是保守的.由于近年心力衰竭的发病率不断升高,我们最近又建立了果蝇心力衰竭模型用于大规模筛选和鉴定心力衰竭的相关基因.在这个模型中,适龄的成体果蝇被整齐排列在导电的载玻片上,通过电极短暂刺激30s,使果蝇的心跳频率由正常的3Hz增加到6Hz,停止后检测果蝇心率恢复情况,不能恢复正常心跳频率或出现纤维性震颤的果蝇视为心力衰竭.该模型可以在短期内大规模筛选到与心力衰竭相关的基因.利用此心力衰竭模型,我们筛选了164个果蝇2号染色体缺失系,获得33个候选缺失系.这些候选缺失系的心衰率要么与野生型品系相比差异显著,要么与tinman或panier突变系相比差异显著,提示这些缺失系中可能含有与心力衰竭相关的调控基因.     

生物钟基因研究新进展

生物钟基因普遍存在于生物界,其作用在于产生和控制昼夜节律的运转。生物钟基因及其编码的蛋白质组成反馈回路,维持振荡系统持续进行并与环境周期保持同步。各级进化水平物种生物钟的基因组成和控制途径有同有异。此文主要介绍蓝细菌、脉孢菌、果蝇、鼠和人昼夜钟的分子运作机制以及研究钟基因的意义和展望。 Abstract:The circadian clock genes,which generate and control the running of the circadian rhythms,exist in organisms ranging from prokaryotes to mammals.The oscillator genes and its coding proteins compose the feedback loops of circadian system.The kind,number and regulating route of clock genes are characterized by living things at different evolution levels.The molecular mechanism of the run of circadian clock genes in cyanobacteria,neurospore,fruit fly,mouse and human being is introduced in this article.     

生物钟在卵巢生理和病理中的作用

哺乳动物的昼夜节律是基因编码的分子钟在体内产生的一种以大约24 h为周期的生理现象,使机体的生理过程与外界环境的变化相协调,是对环境适应的一种表现.在哺乳动物中,繁殖生理功能受生物钟系统的调节.在下丘脑-垂体-卵巢(hypothalamic-pituitary-ovarian,HPO)轴的各组织中均已观察到生物钟基因的...     

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。     

蓝藻生物钟分子机理的研究进展

蓝藻是具有内源性生物钟的简单生物.虽然蓝藻生物钟具有跟真核生物同样的基础特征,但其相关基因和蛋白质与真核生物没有同源性.蓝藻生物钟的核心是kai基因簇及其编码的蛋白KaiA,KaiB和KaiC.这三种Kai蛋白相互作用调节KaiC的磷酸化状态,从而产生昼夜节律信息.KaiC的磷酸化循环是昼夜节律的起博器,调控包括kai基因在内的相关基因的节律性表达.组氨酸蛋白激酶的磷酸化传递可将环境信息输入和将节律信息输出生物钟核心.     

Egg-laying rhythm in <Emphasis Type="Italic">Drosophila melanogaster</Emphasis>

Extensive research has been carried out to understand how circadian clocks regulate various physiological processes in organisms. The discovery of clock genes and the molecular clockwork has helped researchers to understand the possible role of these genes in regulating various metabolic processes. In Drosophila melanogaster, many studies have shown that the basic architecture of circadian clocks is multi-oscillatory. In nature, different neuronal subgroups in the brain of D. melanogaster have been demonstrated to control different circadian behavioural rhythms or different aspects of the same circadian rhythm. Among the circadian phenomena that have been studied so far in Drosophila, the egg-laying rhythm is unique, and relatively less explored. Unlike most other circadian rhythms, the egg-laying rhythm is rhythmic under constant light conditions, and the endogenous or free-running period of the rhythm is greater than those of most other rhythms. Although the clock genes and neurons required for the persistence of adult emergence and activity/rest rhythms have been studied extensively, those underlying the circadian egg-laying rhythm still remain largely unknown. In this review, we discuss our current understanding of the circadian egg-laying rhythm in D. melanogaster, and the possible molecular and physiological mechanisms that control the rhythmic output of the egg-laying process.     

哺乳动物昼夜节律生物钟研究进展

昼夜节律生物钟是一种以近似24小时为周期的自主维持的振荡器,在分子水平上,该振荡器是一个由9个基因组成的转录翻译反馈环路系统。它能受外界环境影响重新设置节律,使自身机体活动处于最佳状态。除了进行自我调节外,生物钟基因还能通过调节代谢途径中特定基因表达而影响机体生理生化过程。在过去的几年里,借用遗传学和分子生物学工具,我们对哺乳动物昼夜节律生物钟的分子基础有了新的认识,本文综述了这一进展,并展望了它们在研究人的昼夜节律行为异常领域的前景。