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。     

生物钟的分子机制研究进展

RecentDevelopmentsinMolecularMechanismsofBiologicalClockHouBingkai(DepartmentofBiology,ShandongUniversity,Jinan250100)YuHuimin(DepartmentofBiochemistry,ShandongEducationCollege,Jinan250013)生物的昼夜节奏表现,从单细胞生物到多细胞生物,从原校生物到真核生物都曾被描述过。由于这种现象在生物界广泛存在,关于它的特征、意义和机理的研究日益受到人们重视。其中最重要和最吸引人的方面是它的测时系统—一生物钟（biologicalclock）,也称生物振荡器（oscillators）。近年来,人们从分子水平对生物钟的研究比较活…     

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。     

生物钟的基因调控

从细菌到哺乳动物的大多数生物都存在分子时钟,也就是生物钟。它的存在使生物的生理,生化,行为表现出以24小时为周期的节律性。本文从基因组成以及节律发生的分子机制等方面,对昼夜节街生物钟进行综述。     

生物钟基因period的分子生物学

生物过程的昼夜节律是所有真核生物和部分原核生物的基本特征。自从ｐｅｒｉｏｄ基因被克隆以后,生物钟基因的研究已经取得长足的促进。本文回顾了ｐｅｒ基因及生物钟分子机制的研究历史,旨在为人类复杂行为的研究提供一条思路。     

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…     

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     

松果体昼夜节律生物钟分子机制的研究进展

在各种非哺乳类脊椎动物中 ,松果体起着中枢昼夜节律振荡器的作用。近来 ,在鸟类松果体中相继发现了几种钟基因 ,如Per、Cry、Clock和Bmal等 ,其表达的时间变化规律与哺乳类视交叉上核 (SCN)的非常相似。钟的振荡由其自身调控反馈环路的转录和翻译组成 ,鸟类松果体和哺乳类SCN似乎具有共同的钟振荡基本分子构架 ;若干钟基因产物作为正向或负向调节子影响钟的振荡 ;昼夜性的控时机制同时也需要翻译后事件的参与。这些过程对钟振荡器的稳定性和 /或钟导引的光输入通路有着重要的调控作用     

哺乳动物季节性繁殖的内源年生物钟及光敏神经环路研究进展

生活在温带和寒带的哺乳动物在长期的进化过程中形成了季节性繁殖的生活史特征。哺乳动物的繁殖功能主要受到下丘脑-垂体-性腺轴(hypothalamic-pituitary-gonadal axis,HPGA)的调控。视交叉上核(suprachiasmatic nucleus,SCN)能够自发振荡并响应光周期信号的变化,引发褪黑素分泌的改变,并介导下游通路中下丘脑甲状腺激素、Kisspeptin和RF酰胺相关肽(RF amide-related peptide,RFRP)的节律性表达变化,从而调控哺乳动物的季节性繁殖。本文综述了哺乳动物季节性繁殖的内源年生物钟调控,并强调了光敏通路中包括甲状腺激素、Kisspeptin和RFRP在季节性繁殖调控中的重要作用。     

家蚕昼夜节律生物钟基因的生物信息学分析

昼夜节律是最普遍的生物节律现象,受遗传基因调控,其分子机制在黑腹果蝇Drosophila melanogaster中有较为深入的研究,在其他昆虫中的研究相对较少。家蚕Bombyx mori的滞育是对昼夜节律授时因子响应的一种现象,可作为研究的参照。通过电子克隆的方法获得了家蚕生物钟基因Bmvri,Bmcyc,Bmtim2,Bmpdp完整的开放阅读框(ORF)序列,以及Bmclk基因的ORF片段,并对上述基因及其表达产物进行了结构分析、染色体定位和系统的分子进化分析,根据这些基因及其表达产物的结构特征结合现有的数据资源,整合了家蚕昼夜节律生物钟反馈环路。     

乳链菌肽作用机制及其应用

乳链菌肽作为高效、安全的天然食品防腐剂已得到广泛应用。成熟的乳链菌肽含有34个氨基酸残基,由5个硫醚桥组成独特的内环结构,是研究蛋白质结构与功能的一个很好的材料。本文论述了乳链菌肽的分子结构及其与细胞膜作用的分子机制,详细阐述了乳链菌肽的作用模型。     

蓝藻生物钟核心振荡器的KaiB-KaiC相互作用机制

蓝藻是已知的具有昼夜节律生物钟调控机制的最简单生物,其生物钟的核心是一个由三个蛋白质(Kai A、Kai B、Kai C)组成的,不依赖于转录翻译水平调控的核心振荡器.研究表明这三个蛋白质仅在体外试管中反应就会表现出周期性磷酸化振荡现象.分子水平研究表明:Kai A加速Kai C的自磷酸化,而Kai B抑制Kai A使Kai C去磷酸化,从而Kai C的磷酸化/去磷酸化形成周期性反复.但是Kai B如何与Kai A,Kai C相互作用,目前还不清楚.本文重点介绍了最近几年来在Kai B-Kai C相互作用机制上的研究进展,并结合我们的一些初步研究,对Kai B-Kai C相互作用的关键问题进行展望,以期为该体系的深入研究提供参考.     

遗传变异产生的分子机制

遗传变异产生的分子机制孙毅查理士·达尔文（Ｃ．ＲＤａｒｗｉｎ）在接受前人进化思想和科学成就的基础上,运用自己环球旅行中获得的丰富进化证据,进行了科学总结。他在物种形成问题上提出了三个因素：即变异、遗传和自然选择。现代达尔文主义学派基本上同意经典达尔文...     

麋鹿鹿角脱落、群主更替、产仔的年节律及其环境影响因子

本文在2014—2016年三个冬季(12月—翌年2月)收集了北京南海子麋鹿苑半散放麋鹿自然脱落的角,并观察和记录了2015—2017年发情期(5—9月)群主更替和2016—2018年产仔期(3—7月)麋鹿幼仔出生情况,结合2014—2018年年平均气温、季平均气温、月平均气温、年降雨量、雨季开始时间、种群密度等环境因子,对鹿角脱落、群主更替、产仔等繁殖特征的年节律及其环境影响因子进行了研究。结果表明：1)麋鹿鹿角脱落、群主更替、产仔的年节律均存在年际差异。2)鹿角脱落时间为12月开始,1月下旬或2月上旬结束。3)发情期为5月下旬或6月上旬开始,9月上旬结束;2015—2017年发情期时间有延长的趋势。4)产仔期为3月中旬或4月中旬开始,5月下旬或7月下旬结束。5)麋鹿鹿角脱落、群主更替、产仔的年节律存在明显的同步关系,其中鹿角脱落开始时间、鹿角脱落高峰期、鹿角脱落结束时间、第一次发情期开始时间、群主更替高峰期、产仔期开始时间、产仔高峰期、产仔期结束时间与前一年度比较均出现同步提前的现象。6)鹿角脱落年节律存在随着12月平均气温升高而提前的现象;产仔期开始时间和产仔高峰期存在随着前一年9月平均气温的升高而提前的现象。7)鹿角脱落年节律表现出随着年降雨量的增多而提前的现象;第一次发情期开始时间、群主更替高峰期的年节律表现出随着前一年度年降雨量的增多而提前的现象。8)麋鹿鹿角脱落、群主更替、产仔的年节律均不存在随着种群密度升高或降低而提前或延迟的现象。麋鹿繁殖特征的年节律是一个复杂的过程,受气候、营养、种群密度、纬度等环境因子的影响。     

家蚕生物钟蛋白TIME-EA4的进化踪迹分析

家蚕是卵滞育性鳞翅目模式昆虫,其滞育卵的活化与生物钟蛋白TIME-EA4密切相关。TIME-EA4具备稳定的Cu/Zn SOD活性和瞬时的ATP酶活性。目前,国内外关于家蚕TIME-EA4的研究主要集中在结构和功能上,其分子进化机制研究尚未开展。本文利用生物信息学方法对TIME-EA4进行了进化踪迹分析,结果显示TIME-EA4的重要氨基酸残基(coverage25%)的91.2%都用来维持与Cu/Zn SOD的序列一致性,但TIME-EA4与Cu/Zn SOD的Cu/Zn离子结合位点在氨基酸残基组成、极性、绑定原子方面都存在差异。     

KaiA调控蓝藻生物钟的分子机制研究进展

蓝藻生物钟系统主要包括输入途径、核心振荡器和输出途径3部分,核心振荡器主要由时钟蛋白KaiA、KaiB、KaiC构成。3种蛋白之间的相互作用产生节律信号及调控输入、输出信号进而维持生物振荡的精确与稳定。文中围绕蓝藻生物钟核心振荡器及核心振荡器组成蛋白的结构、功能与相互作用特点,结合本实验室近期取得的研究成果,针对时钟蛋白KaiA调节KaiC的酶活性、介导核心振荡器的时相重置、与CikA竞争KaiB的结合位点等方面近年来的研究进展进行了综述。     

昆虫抗药性分子机制研究的新进展

昆虫抗性机制的研究对于抗性监测、治理及新农药的研制具有重要意义。在过去几十年中,人们对与昆虫杀虫剂抗性有关的昆虫行为、生理代谢活动以及作用靶标等进行了广泛的研究。已经证实,昆虫的抗药性与行为改变、生理功能改变、解毒功能增强以及靶标不敏感性有关。近年来,随着分子生物学以及昆虫基因组学的发展,昆虫抗药性的分子机理有了突破性进展,已发现并克隆了一些靶标基因,与抗药性相关的基因突变也得到广泛验证。本文综述了昆虫的抗药性机理在分子生物学上的研究最新进展,重点阐述了与昆虫抗性相关基因的扩增、表达及基因结构的改变等相关内容。     

光对植物生物钟的调节

植物中的许多生理和生化反应都表现出一种内源的近似于24小时的昼夜节律现象,这些昼夜节律现象受生物钟的调节。高等植物的生物钟系统由输入途径、中央振荡器、输出途径以及一个阀门效应器组成。光信号通过光敏色素和隐花色素进入生物钟,使中央振荡器产生振荡,改变生物钟的输出信号,引起各种生理反应。本文综述了光信号对高等植物生物钟的调节作用和转导途径。     

光对植物生物钟的调节

植物中的许多生理和生化反应都表现出一种内源的近似于24小时的昼夜节律现象,这些昼夜节律现象受生物钟的调节.高等植物的生物钟系统由输入途径、中央振荡器、输出途径以及一个阀门效应器组成.光信号通过光敏色素和隐花色素进入生物钟,使中央振荡器产生振荡,改变生物钟的输出信号,引起各种生理反应.本文综述了光信号对高等植物生物钟的调节作用和转导途径.