核受体Rev-Erbα与代谢及心血管疾病

人类生理过程呈现24小时的生物节律,其受时钟基因控制和调节。细胞核受体Rev-Erbα是生物钟系统的重要组成部分,不仅是生物钟基因而且是生物钟调节基因,在维持生物节律准确性中发挥着重要作用;同时,Rev-Erbα调节糖代谢、脂质代谢、脂肪形成、纤溶蛋白降解、血管炎症并与其他与能量平衡相关核受体相互作用参与动脉粥样硬化发生发展过程。以往认为Rev-Erbα是一种孤儿受体,但最近发现其配体是血红素,这一发现拓宽了对该基因的理解并使其成为新的药物靶点。本文提出Rev-Erbα作为生物节律、代谢、免疫调节的共同节点,参与代谢疾病和心血管疾病的过程;并就最新研究进展进行了综述。     

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…     

时间生物学—2017年诺贝尔生理或医学奖解读

时间生物学主要研究生物节律的产生及生物钟的运行机制,2017年诺贝尔生理或医学奖的颁布再次引发人们对该领域诸多科学问题的高度关注。生物钟与日月运行引起的环境信号周期性保持同步,有利于生物节律的相位和组织稳态的精确维持。本文介绍了生物节律现象的早期研究及随后生物钟理论体系建立的发展简史,并结合2017年诺贝尔生理或医学奖的解读阐述了果蝇生物钟基因的发现与分子调控机理,进而简单归纳当前时间生物学领域的前沿科学问题,阐明生物钟研究的意义。     

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。...     

关于心脏生物钟

哺乳动物心脏活动具有明显的日周期节律现象,分子生物学证实心脏拥有完整的生物钟,具备所有的时钟基因以及时钟输出基因。生物钟节律紊乱和心血管疾病的发生及发展两者之间存在密切关系。如果利用药物纠正时钟基因的异常表达,对于心血管疾病的治疗可能发挥重要作用。     

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。     

生物钟基因与哺乳动物生殖

近日节律是生物节律中最重要的一种。它是一种以近似24 h为周期的自主振荡器,普遍存在于生物界中。近日节律主要受生物钟基因的调控,在哺乳动物中已发现时钟基因(Clock)、周期基因(Period,Per)家族、隐花色素基因(Cryptochrome1,Cry)家族、Bmal1(Brain and muscle ARNT-like 1)在内的多种重要的生物钟基因。这些基因及其蛋白质产物构成的反馈调节环是生物钟运行的分子基础。研究表明,生物钟基因不仅仅在近日节律的中枢系统中存在表达,在外周组织中也存在表达。而且生物钟基因与哺乳动物生殖密切相关,提示可能在生殖领域中具有重要的调控作用。主要从几个关键生物钟基因的发现、在近日节律和非近日节律中的调节作用、以及与哺乳动物生殖的关系做一综述。     

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。     

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.     

抑郁症与生物节律紊乱的相关性研究进展

生物钟的正常运行使得细胞以及组织的活性和功能得以有序进行,从而保证机体功能更好地适应环境的变化。研究发现,抑郁症的发病机制与生物钟的紊乱有关。抑郁症不仅会对患者自身的情绪造成巨大影响,对机体内部的生物节律也会产生影响;而生物钟基因的多态性以及生物钟对单胺类神经递质、下丘脑-垂体-肾上腺轴和神经信号通路的调控,在抑郁症的发病过程中起着重要作用。因此,利用生物节律的变化可以作为治疗抑郁症的重要手段,包括光疗法、剥夺睡眠、睡眠/觉醒相位提前、联合疗法以及时间药理学的应用。     

生物钟基因在骨骼肌中对生肌形成和能量代谢的调控作用

生物节律的产生是中枢生物钟和外周生物钟共同作用的结果,存在于骨骼肌内的生物钟基因主要包括clock、bmal1、cry2、per2、rev-erbα和rorα,以及相关的钟控基因dbp和tef1。生物钟基因在骨骼肌中的表达通过调控生肌决定因子进而介导了骨骼肌的增殖、分化、融合及功能变化;同时生物钟基因在骨骼肌中的表达也可以调控骨骼肌内糖脂代谢过程,从而调控骨骼肌的能量代谢。     

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     

动物昼夜生物钟的分子机制

动物的昼夜生物钟是一种十分重要的生物节律,对生物对环境的适应有着重要的意义。昼夜节律是一种综合适应,它体现在个体、器官、组织等不同的水平上。最近20几年来．人们通过对果蝇和鼠的昼夜生物钟振荡子的研究,逐渐揭示了动物生物钟的负反馈回路的分子机制。     

蓝藻生物节律性分子调控机制的研究进展

生物钟现象是一种普遍存在于生物界细胞的内源节律性保持机制。生物钟机制的存在可以使生物体的代谢行为产生并维持以24 h为周期的昼夜节律,从而更好地适应于地球自转所产生的环境条件昼夜间节律性变化。蓝藻是目前生物钟分子机制研究中的模式生物,其依赖于k ai基因家族成员的核心生物钟调控模式已经被众多研究者详细阐明。蓝藻生物钟的核心振荡器是由蓝藻k aiA/B/C的编码产物来调控的,Kai蛋白的表达模式具有节律性。KaiC蛋白磷酸化状态的节律性循环及输入、输出途径相关组成蛋白的翻译后修饰状态节律性循环共同组成其反馈回路,负责维持生物钟节律性振荡的持续进行并与环境周期保持同步。传统的蓝藻生物钟分子机制模型认为,节律性表达基因翻译产物的转录/翻译负反馈抑制环是生物节律性维持和输出的关键。遗憾的是,在其它物种生物钟分子机制研究中未发现由kai基因家族成员同源基因组成的节律性标签,这表明以k aiA/B/C为核心振荡器的生物钟系统并不是一种跨物种保守的生物钟系统。近期,人们发现非转录/翻译依赖的振荡器(NTO)也具有成为生物节律性产生和维持的“源动力”的可能。过氧化物氧化还原酶(PRX)氧化还原状态节律性是第一种被报道的跨物种保守的NTO节律性标签,这也日渐成为蓝藻生物钟分子机制研究新的热点。     

美国科学家克隆出小鼠生物钟基因

美国科学家克隆出小鼠生物钟基因日周期现象存在于几乎所有生物中,它与生物体的生理、病生理以及疾病发生等有十分密切的关系。２５年前发现下丘脑视上核是哺乳动物生物节律调节中枢,然而其分子机制一直未有突破性进展。１９９７年５月Ｃｅｌ杂志报道,美国西北大学Ｋｉ...     

生物钟调控肝糖原代谢与葡萄糖稳态的研究进展

生物钟作为一种重要的调控系统,存在于哺乳动物大部分的细胞、组织和器官中,通过调节生物钟控制基因的节律性表达维持机体以接近24 h为周期的各种行为及生理功能变化。哺乳动物中枢生物钟下丘脑视交叉上核通过神经与体液途径协调同步外周生物钟,肝脏、胰腺、骨骼肌、脂肪组织中参与葡萄糖代谢的众多环节都受到中枢与外周生物钟的调控,如激素信号转导、限速酶基因表达以及营养信号传递等,其中生物钟对肝糖原代谢的调控是生物钟调控葡萄糖稳态的重要环节。基因突变、作息和饮食不规律引起的生物节律紊乱常诱发机体出现胰岛素抵抗、肝糖原含量下降、糖耐量受损等异常表型。该文主要综述了生物钟在肝糖原代谢与葡萄糖稳态调控中的作用,重点阐述了肝脏生物钟调控肝糖原代谢的分子机制,并探讨了轮班工作、时差因素引发的昼夜节律紊乱对人体葡萄糖稳态的影响,以期为糖代谢障碍相关疾病的防治提供新的研究思路。     

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。     

生物钟紊乱防治策略的研究进展

生物钟是机体为适应环境周期性变化而进化出的一种内在机制。保持体内时钟与外界时钟步调一致对健康至关重要，二者不同步(比如作息不规律、时差、分子时钟机制被破坏等)可能导致生物钟紊乱，可表现为睡眠-觉醒周期异常，激素分泌、血压、心率、体温等节律或水平异常，长期紊乱还与代谢性疾病、心血管疾病、肿瘤等常见重大疾病密切相关。为解决长久以来生物钟紊乱无药可医的局面，科学家们在细胞和动物水平对生物钟基因的功能及其在疾病发生、发展中的作用进行了大量的研究，并对数十万计的小分子化合物进行筛选以探索药物调整生物钟的可行性。此外，褪黑素、光照疗法、运动疗法、调整摄食时间、改变食物营养成分等也对生物钟紊乱起到一定的缓解作用。本文将从药物干预和非药物干预两个角度对生物钟紊乱防治策略的研究进展进行综述。