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.     

斑马鱼生物钟分子遗传学和基因组学研究进展

生物钟是生物长期适应地球昼夜循环变化而演化的内在自持的计时机制。生物钟对分子、生化、细胞、生理和行为等基本生命过程起到重要的调节作用。生物钟紊乱会导致机体失调而引发各类疾病。斑马鱼作为一种重要的脊椎动物模型在研究生物钟方面有其独特的特点与优势。现主要综述利用转基因技术、突变体分析和转录组手段等解析斑马鱼生物钟调节机制的最新进展。     

节律性转录因子驱动哺乳动物昼夜节律生物钟简

生物体通过内在的昼夜节律生物钟调整生理行为和代谢生化反应来适应昼夜环境周期性变化。哺乳动物的昼夜节律生物钟核心连锁环通过驱动特异性的转录因子来维持整个基因组转录的节律性。生物钟与代谢的内稳态密切相关,生物钟的紊乱会引起各种疾病,该领域的研究能够促进时间疗法的发展来维持生命的健康,甚至可以延缓衰老。     

节律性转录因子驱动哺乳动物昼夜节律生物钟

生物体通过内在的昼夜节律生物钟调整生理行为和代谢生化反应来适应昼夜环境周期性变化。哺乳动物的昼夜节律生物钟核心连锁环通过驱动特异性的转录因子来维持整个基因组转录的节律性。生物钟与代谢的内稳态密切相关,生物钟的紊乱会引起各种疾病,该领域的研究能够促进时间疗法的发展来维持生命的健康,甚至可以延缓衰老。     

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…     

二种与王蝶生物钟和迁徙相关的基因被发现

美国科研人员最近发现了2种与美洲王蝶的生物钟和迁徙有关的基因,其中一种基因是此前科研人员从未见过的。这一发现有助于专家深入了解王蝶的奇特本能。生物钟是生物生命活动的周期性节律。这种节律与昼夜变化或四季变化等自然界的节律相一致。每年10月底,上亿只美洲王蝶从美国     

生物钟生物学及其研究进展

生物钟是生命对地球以24小时为周期的环境变化长期适应而演化的内在计时机制。生物钟是生命最普遍的基本特征之一。生物钟系统与体内其他系统,如神经系统有着相互影响的密切关系。生物钟生物学作为最重要的时间生物学分支,研究生物钟的调节机制以及生物钟对基本的生命过程和活动的调节机制,在医药、农业等有着广泛的应用。综述了生物钟生物学近年来的研究进展,尤其是生物钟生物学近年在中国的发展状况。     

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。     

哺乳动物生物钟与肠道菌群关系的研究进展

为适应昼夜交替所带来的外界环境的变化,大多数生物的生理活动会表现出以24 h为周期的节律性变化,这种现象称为生物节律(又称生物钟)。生物钟紊乱会增加相关代谢性疾病的风险,这些疾病的发展与肠道菌群失调密切相关。肠道菌群即为人体胃肠道内寄生的一定数量和种类的微生物群落。正常情况下,肠道菌群处于平衡状态;但当宿主生物节律受到外界环境干扰时,其肠道菌群稳态也会发生失衡。越来越多的研究显示,肠道菌群的紊乱导致了代谢性疾病的发生。现对生物钟、肠道菌群以及代谢性疾病的关系进行论述,从而为治疗代谢性疾病提供新的策略。     

昼夜生物钟、负反馈调节与翻译后修饰

到目前为止 ,几乎在所有类型的生物中发现了昼夜生物钟。它们以约 2 4小时的周期控制着众多的分子、生理和行为过程[1、2 ] 。一个典型的例子是 ,我们的睡眠、清醒过程受昼夜钟控制 ,并受光、温对相位的重拨 ,以及地球 2 4小时昼夜的约束。不仅如此 ,我们的中心体温、某些激素分泌、生化过程均受生物钟控制。研究发现 ,对某些药物而言 ,一天中某个时候给药会得到最好的效率。乘飞机的时差反应、三班倒都是生物钟系统对环境表现的不适应 ,尽管昼夜钟的相位能即时得到调整 ,但生物钟控制的过程需要一定的时间才能得到适应。生物钟的普遍性、基…     

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     

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。     

昼夜节律与能量代谢

地球上大多数生物存在内源性的昼夜节律生物钟,它使得生物个体能够预知环境中由于地球自转产生的周期性昼夜变化。这种预知性使得生物个体的内在生理节律与周围环境的变化周期保持一致,从而能够更有效地从周围环境中摄取能量,在体内更高效地利用能量,亦即更好的适应环境以获得进化上的优势。生物钟能够广泛调控哺乳动物的睡眠、进食和代谢等多个方面的行为和生理功能,生物钟的破坏与多种代谢疾病相关;同时代谢过程和进食行为也能反过来调控生物钟。近年来对生物钟的不断研究加深了人们对肥胖和糖尿病等代谢疾病的理解,为这些疾病的治疗提供了新的思路和方法。本文主要综述哺乳动物生物钟与能量代谢之间的关系及研究进展。     

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.     

浅谈海洋无脊椎动物的生物钟

一般动物(含人类)的生理活动和行为都有不同程度的周期性(periodicity)或节奏性(rhythemicity),而这些现象的表现并不一致:有的较明显,很易发觉(如昼夜垂直移动、体色变化等),而有的较隐蔽,不易发现(如视网膜色素移动等)。生物钟(biological clock)是受时间机制(timing mechanism)调节或控制的一种节奏性或周期性的生理活动(较为隐蔽)     

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...     

生物钟基因与脂质代谢紊乱

生物钟是生物适应环境节律变化形成的特殊生理机制,具有一定的节律性。生物钟基因被证实参与调节多种生物生理活动,如生物的各种代谢活动、细胞的凋亡与坏死、肿瘤的发生与发展和炎症反应等。其中,脂质代谢作为一项重要的代谢活动,其紊乱可能诱发高血脂症、动脉粥样硬化等疾病。脂质代谢的调节受生物钟相关基因的调节。本文就有关生物钟的生理机制及生物钟基因参与脂质代谢调节的研究进行综述。     

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。