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.     

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...     

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...     

生物钟与男性生殖研究进展

生物钟现象存在于几乎所有生命体中,对多种生理活动和生物行为产生影响。除了中枢神经系统外,生物钟基因还广泛表达于包括睾丸在内的多种外周组织当中,提示其在男性生殖中具有重要功能。生物钟失调乃至于单个生物钟基因的缺失或突变,不仅会对生命体的行为活动产生影响,还可能对其生殖能力造成损害。近年来,男性生殖健康的问题越来越受到社会的关注,深入研究生物钟与男性生殖之间的关系,具有重要的研究意义和广泛的应用前景。     

昼夜节律对呼吸功能的影响

昼夜节律是生物以24小时左右为基本时间单位而发生的生理、行为的周期变化。人类血压、体温、激素分泌等都存在昼夜节律,调节人类的基本活动。研究发现,人类的呼吸功能存在日间和夜间的差异。那么,呼吸是否也存在昼夜节律?呼吸的昼夜节律是否受睡眠、觉醒状态的影响?本文对上述问题进行初步阐述。     

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。     

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。     

生物对时间的反应

应激性是生物的基本特征之一。生物不但能对具体的刺激作出反应,而且对一些抽象的刺激如时间也能作出相应的反应。地球由于本身的运动规律,有明显的时间上的交替变化过程。生命活动的最终能源太阳能和光照也有周期节律性变化。生物对这些节律性变化能作出种种时间上的反应。生物的这种反应可以用节律性来说明。节律性可分成昼夜节律、季节节律和年节律等多种类型。昼夜节律:动物的昼夜活动行为特别明显。根据动物的这种习性可以把动物分为昼行性、晨昏性和夜行性等几个类型。属于夜行性的动物有兽类中的虎豹,飞行的哺乳小兽——蝙蝠,爬行类中的蛇、鸟类中的猫头鹰、昆虫中的蛾类等。这些夜行动物由于适应夜间活动,在外形结构和生理习性各方面发生了相应的多种变化。虎     

周期节律与肿瘤关系的分子机理

周期节律是由内在时钟系统介导的多重生物过程的周期循环.周期节律系统是由位于大脑的视神经交叉上核的中央时钟系统和位于外周的几乎存在于所有细胞的外周时钟系统组成的.中央时钟与外周时钟都能够对生物体的生理过程进行调控,如激素的分泌、能量代谢、细胞增殖、DNA损伤修复等.而周期节律基因的表达失调,对其下游靶基因包括细胞周期相关基因的表达,以及细胞抗凋亡能力等产生重要的影响.而这一结果会导致细胞增殖加速及基因组不稳定,并可能促进肿瘤的发生.许多实验证据表明,肿瘤是一种节律相关的生理失调,在许多肿瘤中都发现周期节律遭到破坏,如乳腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌等.本文将从周期节律对细胞周期进程及对细胞DNA损伤修复的影响来讨论分子水平上细胞的周期节律与肿瘤发生发展的关系.     

细胞膜的基本结构——细胞膜的结构与功能及其有关问题(一)

细胞膜是在细胞外表的一层薄膜。细胞的许多功能活动是通过细胞膜进行的。机体的许多生命活动,如体液调节、神经调节、生物电、淋巴细胞对抗原的识别、心肌细胞的节律性同步搏动、受精、细胞分化等等,都和细胞膜的结构与功能有关。细胞膜研究成为当前生物科学研究中的焦点之一。细胞膜的问题不只是细胞学、分子生物学、生化学方面的重     

肾上腺糖皮质激素与生物钟基因表达调控的相关研究进展

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。哺乳动物中的昼夜节律系统由位于下丘脑SCN核内的主钟和位于多数外周细胞中的子钟组成。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。光照和食物是生物钟重要的授时因子, 光照刺激能引起肾上腺中基因表达变化以及糖皮质激素的分泌, 而肾上腺糖皮质激素能减缓由食物因子引起的外周生物钟时相的移动。可见, 肾上腺糖皮质激素与生物钟有着非常密切的关系。文章综述了两者的相互影响并对今后的研究方向做了展望。     

生物节律钟基因参与心肌缺血再灌注损伤机制的研究进展

生物节律(biological rhythm)系统由位于下丘脑视交叉上核的中枢时钟和各种组织的外周时钟组成,负责协调机体生理功能,在维持正常的生命活动中具有重要意义。生物节律系统通过神经体液等方式参与心脏功能调控,而机体生物节律紊乱与心血管疾病发生密切相关。近年来,大量研究表明心肌缺血再灌注损伤(myocardial ischemia-reperfusion injury)程度具有明显的昼夜差异,缺血再灌注损伤后心脏的不良重构和功能障碍与生物节律钟基因相关,但其确切机制尚未明确。因此,本文就生物节律钟基因在心肌缺血再灌注损伤发生机制中的作用进行综述,为探索心肌缺血再灌注损伤的防治新策略提供理论依据。     

生物时钟调控DNA损伤反应的研究进展

随着地球的自转,哺乳动物的许多生理和行为都表现出以24h为周期的节律性振荡。生物时钟是昼夜节律产生的物质基础。在分子水平上,生物时钟由一组高度保守的时钟基因及其编码的蛋白质形成的转录-翻译反馈环路组成。它控制着许多生化反应的进行,包括细胞对基因毒性刺激等环境因素的反应。最近的研究发现,生物时钟在细胞的DNA损伤反应过程(包括DNA修复、DNA损伤检验点以及细胞凋亡)中发挥着重要的调控作用。深入了解其中的机制将为治疗相关疾病提供潜在的药物靶点,也可指导开发新的治疗方案,如时辰疗法。     

靶向生物钟的小分子化合物的筛选与疾病治疗

生物时钟参与了生物体内多种生理功能的调节。流行病学和遗传学的相关证据显示,生物时钟的紊乱导致了包括自身免疫病、代谢综合征和癌症等许多病理状况。而相关研究表明,一些小分子化合物可以通过作用于生物钟系统使机体健康状况得到改善。这些小分子化合物通常通过调节节律系统中的重要元件,进而增强机体的生物节律或修复紊乱的节律。因此,将昼夜节律系统作为药物靶点,为昼夜节律紊乱相关的疾病的治疗提供了新的策略。例如作为一种时钟信号分子的褪黑素,常被考虑用于治疗失眠等疾病。然而,目前临床上缺乏有效调控节律表型的药物,在此情况下,蛋白激酶抑制剂是目前处于临床前开发中的一类有效地引起较大时相延迟的化合物。而其他小分子除了作为免疫调节剂的ROR激动/抑制剂以外,在临床上的应用还十分有限,多数仅限于在动物模型上的研究。本文总结了目前已发现的对生物体昼夜节律系统具有调控作用的小分子化合物,并简要归纳了其筛选策略,为开发靶向作用于昼夜节律系统的药物提供理论基础。     

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。     

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.     

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。