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。     

人体是如何感知时间的——谈谈“生物钟”

地球上绝大多数生物的生命活动都有与地球自转24h周期相一致的节律,由这些生物自身的计时系统,即生物钟来控制。人体的各种组织都有自己的生物钟,而主控生物钟位于脑中的下丘脑视交叉上核（简称SCN）,协调和统一外周生物钟的节律。生物钟由复杂的反馈回路组成,其中基因的活性周期性地振荡,形成时间信号。人眼中有2类感光细胞,分别接收视觉信号和感知光线强度的周期性变化。其中后一种信号被用来校对生物钟。     

基因决定人体睡眠模式

一项对人类睡眠习惯的新研究表明 ,1个人究竟是早起的“晨鸟型”还是晚间活动的“夜莺型”,完全取决于单个的基因。而对人体生物钟的基因基础的深入了解 ,有助于人们更好地制定每日的生活日程。英国萨里大学的 Simon Archer和他的同事们说 ,夜间活动的猫头鹰和早起的鸟倾向于各自携带 1个不同版本的“Per3”基因 ,这种差别可能导致了它们睡眠周期或长于 2 4 h,或短于 2 4 h。他们的研究结果发表在新近出版的《自然》杂志上。总的来说 ,大脑利用光线和黑暗的循环与地球的2 4 h循环形成对应。 Archer说 :“我们每天都会轻微调整自已的生物钟…     

近日节律调控机制与相关疾病研究进展

近日节律是生命体生理及行为变量遵循内源性的以接近1个太阳日的周期进行循环的生物过程,人体近日节律调控机制及其相关疾病研究已成为当前生物医学新兴领域和研究热点。过去二十年间,以生物钟基因及其相互作用环路为核心的一系列机制研究不断取得新的进展,初步形成了近日节律的分子模型,近年来,生物钟基因在染色体重塑、转录翻译调控、转录后修饰等多个层次的调控模式得到深入的研究。同时,近日节律失控与肿瘤、代谢紊乱等临床疾病的相关性及其影响机的转化研究日益增多,形成了新兴的时间医学。本文谨就近年来近日节律分子机制及其疾病相关研究的概况和最新进展做一总结。     

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。     

生物钟与血糖调节密切相关

一项最新研究发现，生物钟与血糖调节密切相关，这一发现将更好地帮助人们调节人体血糖水平。     

人体三节律

生物的活动各有其特定的时间规律,人体内就有生物钟。现在,研究最多的是人的体力、情绪、智力变化周期,一般称为人体三节律或“三条线”,国外则称之为PSI周期学说,本世纪初,德国医生弗里斯通过研究数百名病人的临床表现发现,人的体力周期为23天,时隔不久,他与奥地利的心理学家斯瓦波达在研究中又分别发现人的情绪周期为28天。尔     

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     

生物钟与心血管疾病联系的研究进展

昼夜节律广泛存在于生命体中,主要由生物钟调控,使生命活动呈现以24 h为周期的变化。越来越多的研究表明,生物钟与心血管的生理功能密切相关,比如基础血压和心率的日周期变化主要受控于生物钟而非行为。此外,心肌细胞的代谢、血管内皮的功能,以及血管的收缩和舒张均受到生物钟的调节。不仅如此,许多心血管事件的发生,如心肌梗死的发生也具有明显的昼夜节律特征。基于动物模型的研究显示,昼夜节律紊乱是心血管事件发生的重要风险因素之一。本文综述了有关生物钟与心血管疾病联系的最新研究进展,希望有助于根据生物钟理论优化心血管疾病治疗策略。     

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。     

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。     

蓝藻生物钟分子机理的研究进展

蓝藻是具有内源性生物钟的简单生物.虽然蓝藻生物钟具有跟真核生物同样的基础特征,但其相关基因和蛋白质与真核生物没有同源性.蓝藻生物钟的核心是kai基因簇及其编码的蛋白KaiA,KaiB和KaiC.这三种Kai蛋白相互作用调节KaiC的磷酸化状态,从而产生昼夜节律信息.KaiC的磷酸化循环是昼夜节律的起博器,调控包括kai基因在内的相关基因的节律性表达.组氨酸蛋白激酶的磷酸化传递可将环境信息输入和将节律信息输出生物钟核心.     

链孢霉生物钟基因已被克隆

两种显著不同的生物似乎使用类似的基因来控制它们的昼夜节律。研究24小时循环交替的称作近似昼夜节律之分子基础的科研人员已克隆了控制粉红色链孢霉(Neurospora)生物钟的基因。该霉的孢子生长周期是已知的最不复杂的近似昼夜节律中的一种。当新罕布什尔州Hanove城Dortmouth学院的J.Dunlap、J.Loros和C.Robertson McClung把克隆了的基因引入不具生物钟特性的链孢霉突变体里时,该链孢霉的孢子形成节律得到恢复。他们亦发现已克隆的链孢霉生物钟基因的遗传序列仅仅只与科学家们从果蝇中已经克隆的其他生物     

生物钟的转录后与翻译后水平调控进展

哺乳动物中的昼夜节律系统由位于下丘脑SCN核内的生物钟主钟和位于多数外周细胞中的子钟组成。在分子水平上,生物钟的节律振荡由生物钟基因及其编码蛋白的转录和翻译形成的自主的反馈环路组成,并接受外界因素的影响与环境周期保持同步。为此,就生物钟的调控机制而言,除了转录水平的基因表达调控外,生物钟转录产物和蛋白质的修饰也可以显著影响生物钟基因的表达时相。讨论了一些转录后与翻译后的修饰作用及其对生物钟的影响,并对其今后的研究方向作了展望。     

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.     

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。     

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。     

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。