生物节律基因period3的研究进展

昼夜节律是所有真核生物和部分原核生物的基本特征,一组节律表达的生物钟基因形成24 h周期振荡的自主调节转录-翻译反馈回路。period（per）基因家族是生物钟反馈回路中重要组成成分,per3基因是period基因家族成员之一。人类的per3基因定位于染色体1p36,其编码区第18外显子中含有一个灵长类特有的串联重复序列（variable number tandem repeat,VNTR）。该VNTR包含一簇理论上的磷酸化位点,能影响PER3蛋白的磷酸化降解,影响PER3蛋白的功能。近年研究发现,per3基因多态性与睡眠结构、睡眠紊乱发病年龄、睡眠剥夺后次日清晨执行能力等密切相关。     

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。     

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。     

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.     

第19届国际生物学奥林匹克竞赛试题（3）理论A-3＊行为学和生态学

行为学（Ethology）部分共有4个小题,1分×4=4分。 1．动物可利用其生物钟（昼夜节律钟,circadian clocks）通过太阳确定方向。在冰岛进行的一个特殊的实验中．一只鸟在露天的笼子中被训练在西边取食．它的生物钟因此延迟了6h：在阶段转换后。该鸟在真实时间中午12：00放回露天的笼子。可以观察到,它的觅食方向是：（）     

水稻ES1参与生物钟基因表达调控以及逆境胁迫响应

生物钟参与调控植物所有的生长阶段和发育活动。维持植物生物钟稳定的基因在这一过程中起着决定性作用。在克隆了ES1 (EARLY SENESCENCE 1)基因并证明该基因影响水稻(Oryza sativa)叶片失水的基础上, 以前期分离得到的水稻突变体es1-1作为研究对象, 对es1-1及其野生型(日本晴)苗期的地上部分和地下部分进行基因芯片分析。结果表明, es1-1主要的上调基因有42个, 下调基因有14个, 这些差异基因涉及24种代谢途径, 包括调节水稻生物钟的途径(4个)、甲烷代谢途径(3个)和苯基丙氨酸代谢途径(3个)等。进一步对水稻生物钟相关基因进行表达图谱分析, 结果表明, 与野生型相比, es1-1中生物钟相关基因出现了不同程度的差异表达。对es1-1和野生型进行冷胁迫处理, 结果表明es1-1表现更加耐冷, 且冷处理后生物钟基因在日本晴(NPB)和es1-1中都表现出不同程度的差异表达。此外, 在分蘖盛期接种白叶枯菌, 发现es1-1对特定的白叶枯菌具有一定的抗性。由此推测ES1基因参与调控水稻生物钟基因的表达以及响应水稻部分逆境胁迫, 这为更深入研究水稻生物钟基因提供了新线索。     

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。     

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。     

人体生物钟节律是稳定的

科学家一直认为,控制人体日常循环的生物钟的周期变化幅度大,这与其它动物不同。指出人体生物钟的循环周期平均为25小时,并随年龄的增长而衰减。这一趋势可以解释为何老年人常常会出现睡眠紊乱。但最近Ｃｚｅｉｓｌｅｒ等发现,大脑中的“节律调节器”驱使人体生物钟以24小...     

蓝藻分裂受生物钟调控

<正>来自加州麻省理工大学的研究小组发现,蓝藻的分裂受类似人类睡眠周期的生物钟调节.研究发现蓝藻没有睡眠,但它们在24h内会有一个从活跃到静息的循环.蓝藻依赖阳光进行光合作用,因而在白天格外活     

玉米生物钟基因ZmPRR1-2的克隆及表达分析

为探究玉米生物钟基因ZmPRR1-2的功能及表达特性,解析玉米光周期途径调控开花的机理,该研究以玉米骨干自交系‘黄早4’为材料,克隆ZmPRR1-2基因的cDNA序列并进行生物信息学分析;利用qRT-PCR技术对该基因进行组织特异性表达分析和48 h的昼夜节律表达分析。结果表明：(1)成功克隆获得ZmPRR1-2基因的编码区全长1 554 bp,编码517个氨基酸,编码的蛋白属于PRR基因家族,含有1个REC结构域和1个CCT结构域,多序列比对和系统进化分析显示ZmPRR1-2基因在禾本科植物中高度保守;ZmPRR1-2蛋白属亲水性蛋白,不包含跨膜结构域和信号肽。(2)ZmPRR1-2基因在玉米叶片中的表达量最高,显著高于其他7个组织,表明该基因主要在叶片中发挥功能,而在果穗和花丝中表达量相对较低,且显著低于雄穗中的表达量。(3)昼夜节律表达分析显示,在短日照条件下,ZmPRR1-2基因的表达量于光照3 h后开始逐渐上升,在光照结束后3 h时达到表达高峰;在长日照条件下,于光照6 h后ZmPRR1-2基因的表达量才开始逐渐上升,且在光照结束时达到表达高峰。研究认为,ZmPRR1-2基因...     

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。     

白兰氏虫草鸡精对大鼠外周生物钟的调控作用研究

白兰氏虫草鸡精(Brand’s Essence of Chicken with Cordyceps,BECC)是一种具有增强体质功效的功能性食品,因其能够改善睡眠状况、增强免疫力、缓解疲劳而得到人们的喜爱。为探索BECC在生物节律调节方面的功效,本实验以Wistar大鼠为研究对象,通过颠倒明暗光周期和喂食周期构建倒时差(jet-lag)模型,同时外源性补充BECC,采用红外探头监测大鼠每日行为活动,荧光定量PCR分析外周组织(肝脏和心脏)中生物钟基因转录水平。研究表明:倒时差大鼠服用BECC后,加快了外周组织肝脏和心脏中生物钟基因(Bmal1和Cry1)的重置和昼夜行为活动量的恢复,从而使机体更快地适应时差反应。由此可见,BECC对大鼠外周生物钟系统具有一定的调控作用。     

家蚕生物钟基因Bmcryl与Bmcry2的克隆及生物信息学分析

隐花色素基因(cryptochrome gene,Cry)是已确认的主要生物钟基因之一,它广泛分布于细菌和真核生物中.昆虫Cry基因分为Cry1,和Cry2两类,果蝇只有Cry1,蜜蜂等膜翅目昆虫只有Cry2.为了研究鳞翅目模式昆虫家蚕Bombyx mori的昼夜生物钟分子调控机制和昆虫CRY蛋白的进化,本研究克隆了家...     

昆虫的睡眠与生物钟

近年来 ,越来越多的证据表明昆虫也要睡眠。该文介绍这方面的研究发现 ,包括确定昆虫睡眠的标准以及昆虫与哺乳动物的睡眠在生理机制上的相似性 ,最后阐述了生物钟基因对昆虫睡眠的调节作用     

生物发光成像无损伤研究植物生物钟的方法

植物生物钟系统是植物为了适应地球自转进化出的以约24小时为周期的分子系统, 通过感知并整合外界周期性变化的环境信号进而协调细胞内相应基因的表达和能量状态, 赋予植物对生存环境的适应性并参与调控多个植物生长发育过程。目前, 越来越多的研究聚焦于解析植物生物钟的分子机制, 基于此也衍生出很多研究生物钟表型的方法。该文在总结已有生物钟检测方法的基础上, 重点介绍生物钟表型实验中最常用且比较稳定可靠的实验方法, 以期为生物钟的表型研究尤其是生物钟机制研究提供技术支持与借鉴。     

生物发光成像无损伤研究植物生物钟的方法

植物生物钟系统是植物为了适应地球自转进化出的以约24小时为周期的分子系统,通过感知并整合外界周期性变化的环境信号进而协调细胞内相应基因的表达和能量状态,赋予植物对生存环境的适应性并参与调控多个植物生长发育过程。目前,越来越多的研究聚焦于解析植物生物钟的分子机制,基于此也衍生出很多研究生物钟表型的方法。该文在总结已有生物钟检测方法的基础上,重点介绍生物钟表型实验中最常用且比较稳定可靠的实验方法,以期为生物钟的表型研究尤其是生物钟机制研究提供技术支持与借鉴。     

环境光对哺乳动物昼夜节律和大脑功能的影响

昼夜循环对人类和其他动物的生理和行为有着巨大的影响。光照条件能影响动物的视觉成像,并通过向大脑中的生物钟中心发送信号来调整生理和行为的节律。环境光向生物钟传递信号的系统包含了一个复杂的神经递质复合体-受体-第二信使系统。在夜间曝光能迅速启动下丘脑视交叉上核中大量相关的早期基因。此外,许多白天活动的物种,通常都是在光照条件下获得认知。本文综述了环境光对哺乳动物睡眠、生物节律、大脑认知能力和基因表达等生理和行为方面的影响。