植物生物节律性研究进展

植物的生物节律是植物在亿万年适应环境的过程中经自然选择被保存下来的一种生物内在的、复杂而精细的生理调节系统,是目前植物学领域的一个新的研究热点。就植物近日节律、近年节律等生物节律当前研究成果进行了综述及展望。     

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。     

生物节律基因非编码RNA调控机制

节律性的振荡不仅存在于生物节律中枢也存在于外周器官、组织及细胞中,其产生依赖于节律基因的转录、转录后及翻译后水平调控。近几年,生物节律转录后水平调控机制研究成为热点。非编码RNA(ncRNAs)调控组分小RNA(microRNA)与长链非编码RNA(lncRNA)作为参与转录后调控的重要分子,已有研究表明microRNA与lncRNA调控节律基因mRNA与蛋白的相位及振幅。本文概述microRNA与lncRNA参与昼夜节律中枢与外周调控的研究进展,为生物节律转录后调控机制的进一步研究提供参考。     

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     

极端环境下的生物节律

生物节律是生物为了适应地球自转产生的昼夜交替而进化出的生命活动调节机制。从植物的光合作用和叶片开合，到哺乳动物的睡眠、觉醒、进食、代谢、激素分泌和体温变化等，都受到生物节律的调节。一般认为，内源性的节律较为稳定，并且具有温度补偿效应。中枢节律由外界光照条件所同步化；外周组织的节律如何受中枢调控，也受到机体自身代谢反馈的影响。然而，在某些极端环境下，例如长期处于极昼极夜的两极地区、氧气含量低且气温变化无常的高原地区、干旱且气温变化范围极大的沙漠地区、常年不见阳光的深海和完全脱离地球自然环境和重力的太空，除了光照之外的其他环境因素也会对整个机体的节律产生影响；长期在这些极端环境下生存的生物也由于自然选择，进化出了相关基因的多态性以及独特的节律表型。本综述将讨论光照、低氧环境和温度影响生物节律的分子机制，并总结对于两极、高原、沙漠地区，以及深海、太空中动物的生物节律在个体和分子层面上的研究。这些研究或许可以帮助更好地理解生物体如何适应极端环境，为需要在极端环境下开展工作的人们如何调整作息状态提供一定的参考。     

消化道营养物质吸收代谢昼夜节律性调控机制的研究进展

昼夜节律是指在生物体内存在的以近似24h为周期的生物节律.昼夜节律的重要性质之一是内源节律的周期性,哺乳动物的生理和代谢节律受昼夜节律的控制.昼夜节律的振荡导致下游分子通路和生理过程发生节律性变化,对营养物质的消化、吸收和代谢有一定的调控作用.本文主要综述了消化道蛋白质、糖、脂类等营养物质吸收代谢的节律性及其调控机制,...     

啮齿类动物的昼夜节律器及光周期对其影响机制

节律性（ｒｈｙｔｈｍｉｃｉｔｙ）是生命的基本特征之一,从单细胞生物到哺乳类动物的各种功能活动,生长繁殖乃至某些细微的形态结构,随着时间的推移都可能呈现某种有规律性的反复改变,这就是生物周期性,或生物节律性,亦称生物节律（ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｒｈｙｔ...     

人体昼夜节律和健康

生物节律是生命的一个基本特征,根据节律周期的生短可分为不同类型,其中尤以昼夜节律受到普遍关注,它涉及机体的基本生理活动,如血压,体温,血中激素浓度和免疫功能等的变化,对不同疾病的发生,发展,对药物的过敏,移植器民的排斥反应,用药的时间和剂量以及死亡的高峰时间等均有时间节律的轨迹。     

哺乳类动物生物周期节律对动脉粥样硬化的调控机制

生物周期节律(circadian rhythms)是指机体内生命活动随时间节律性变化的规律。相关研究证实哺乳动物心血管系统的功能活动存在昼夜周期节律变化,而生物周期节律紊乱也参与动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)的发生、发展。哺乳动物心血管系统中生物周期节律紊乱会破坏血管壁细胞生理功能,改变血流状态,诱发血管炎症反应,影响内皮源性一氧化氮(nitric oxide,NO)的合成与释放等,从而促进斑块的形成和发展,诱发斑块的不稳定,对AS的发生、发展具有重要的作用。现总结近年来生物节律与AS的研究进展,探讨哺乳动物心血管系统生物周期节律的表现形式以及节律紊乱对AS的调控机制,以期为AS的防治提供新的思路。     

非编码RNA在近日节律中的作用

生物节律系统作为生物体的基本系统之一在稳态维持、新陈代谢、睡眠与觉醒和癌症的发生与治疗等生理及病理领域发挥了重要影响。而针对节律调节机制本身的研究也是生物研究的热点领域之一。作为生物研究的"新大陆",非编码RNA(nc RNA)与节律系统和核心节律基因的相互作用日益为人所重视,已成为时间生物学领域最具潜力的研究课题之一。将综合国内外对非编码RNA与生物钟相互作用的研究现状,对参与其中的非编码RNA成员和机制做逐一综述。     

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。     

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。     

昼夜节律性睡眠障碍

昼夜节律性睡眠障碍(CRSD)是由于睡眠-觉醒周期与人体的24 h生物节律失调所致的一类睡眠疾病。它以失眠和(或)白天过度嗜睡,影响生活质量为主要临床表现。因内源性昼夜节律系统变化而引起者包括睡眠时相延迟综合征(DSPS)、睡眠时相前移综合征(ASPS)、非24 h节律睡眠障碍和无昼夜节律的睡眠障碍;因环境改变导致者主要包括时差和轮班相关的睡眠障碍。近年来,由于生物节律基础研究在临床睡眠医学实践中的转化应用,CRSD的发病机制进一步被明确,诊断和治疗取得了长足进展。睡眠日记、活动记录仪和褪黑素水平测定、体温检测都成为常规应用的诊断手段。光疗、褪黑素等因可以恢复正常的生物节律而得到广泛应用。针对生物节律的促睡和促醒信号靶向性开发新的药物将成为睡眠障碍药物研发的新方向。以CRSD的诊疗与研究为核心的行为睡眠医学(behavior sleep medicine)已经成形。如何利用我国丰富的病例资源,加强基础研究与临床的结合,促进我国生物节律领域的研究成果在临床医学中的转化是一个重要的课题。     

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。     

γ-氨基丁酸代谢影响拟南芥叶片节律性运动

为阐明γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)和生物节律调控的关系,本文以GABA合成(谷氨酸脱羧酶gad等)和代谢(GABA转氨酶GABA-T/pop2、谷氨酸脱氢酶gdh等)突变体,以拟南芥叶片节律性运动为监测指标,探讨了GABA代谢与叶片节律性运动的关系。结果显示,GABA合成突变体(gad1-3)和双突变体gad1/gad2中叶片节律性运动的振幅低于野生型,在gad1、gad2和gad1/gad2中叶片运动的振幅变化明显;pop2突变体中,叶片运动的节律性变化的振幅明显低于对照,gdh1/gdh2突变体中,叶片运动呈现非节律性变化的特点;此外,外源γ-氨基丁酸(1.0 mmol·L-1)不同程度提高拟南芥3种生态型(Col、Ler、Ws)叶片节律性运动的振幅,其中Col生态型和Ws生态型叶片振幅变化明显;在生物钟核心基因突变体toc1、lhy、cca1中,叶片运动呈现非节律性变化模式;但外源GABA的添加能够提高这些突变体叶片节律性运动的振幅或者恢复叶片的节律性。上述结果表明GABA代谢平衡直接和间接影响生物钟节律,外源或内源GABA的合成或代谢突变主要影响到叶片节律性运动的振幅。     

生物节律基因Timeless的生物学功能研究进展

Timeless基因广泛分布于生物体中,是主要的生物节律基因之一,它通过与节律基因Per和Cry家族成员的相互作用影响它们的表达水平。Timeless和Tipin能够稳定复制叉,促进姊妹染色单体凝聚,对DNA复制有促进作用;在细胞周期中激活S期检测点,参与ATR-Chk1和ATM-Chk2的DNA损伤修复通路,加强细胞周期的阻滞以修复DNA损伤。Timeless是生物节律和细胞周期的连接者,在多种癌组织(如肝癌、肺癌、乳腺癌、结直肠癌、肾癌和胰腺癌)中的表达水平与癌旁非癌组织相比有差异,提示Timeless表达异常可能与肿瘤的发生和发展相关。     

氯硝柳胺下调CLOCK引起胃癌细胞节律紊乱诱发支链氨基酸代谢失调的机制研究

生物节律是周期性的生命活动现象。肿瘤细胞内普遍存在代谢重编程,有研究表明生物节律与代谢调控密切相关。氯硝柳胺(Niclosamide)是一种传统抗蠕虫药,具有氧化磷酸化解偶联的特性,近年来已步入抗癌药物研究领域。为探究氯硝柳胺抑制胃癌发生发展的具体机制,该研究通过CCK-8增殖、ROS和凋亡等实验发现氯硝柳胺可抑制增殖促进凋亡。通过生物信息学筛选出胃癌与癌旁生物节律差异基因Clock、Per、Dbp等,Western blot实验检测发现它们所编码的蛋白在药物作用后表达均有明显变化,其中CLOCK变化最为显著,提示药物作用后胞内生物节律紊乱。通过海马能量代谢和代谢组学分析进一步探讨药物作用后细胞代谢特性及其与生物节律的相关性,结果提示细胞内氧化磷酸化整体趋势呈药物浓度依赖性下降,同时证实了三羧酸循环中间产物延胡索酸在氯硝柳胺抑癌机制中的重要度。通过Western blot实验发现药物作用后支链氨基酸相关蛋白下调,CLOCK敲低与加药联合作用可进一步抑制支链氨基酸转氨酶1(BCAT1)的表达。综上,该研究认为氯硝柳胺可通过紊乱胃癌细胞节律,诱导支链氨基酸代谢失调从而发挥抑癌效应,有望成为...     

美国<科学>周刊评出1998年十大科学进展

宇宙加速膨胀　这项发明说明星系引力无法与将宇宙向各个方向“拉扯”的力相抗衡,宇宙膨胀可能会无限地持续下去。该发现将拓宽人们对宇宙未来的理解。但目前宇宙膨胀的原始推动力仍是个谜。生物节律研究　地球上几乎所有生物都通过自身“生物钟”保持昼夜24小时的生理节律。一系列有关生物钟的研究使人们对于不同生物体内分子“齿轮”驱动生物钟响应光温变化的过程有更深入的了解。几乎一切生物的时间节律机制都具有惊人的共性。7亿年前就进化分离的果蝇和鼠在今天仍含有相同的节律控制蛋白质。这些研究发现将为人们克服时差疲劳和冬季困乏…     

应用红外相机数据研究动物活动节律——以广东车八岭保护区鸡形目鸟类为例

动物活动节律和时间生态位分化是动物行为在时间维度的分布, 是对时间资源利用的重要体现。动物活动节律受到环境因素和种间作用的影响, 因此, 了解动物活动节律以及时间生态位有助于揭示群落中同域分布物种时间资源利用的差异及共存机制。近10多年来, 红外相机技术在国内外野生动物监测研究中得到广泛应用, 积累了大量有时间记录的动物行为数据, 极大地促进了动物活动节律和时间生态位分化的深入研究。本文对动物活动节律研究以及应用红外相机数据研究动物活动节律的方法进行梳理, 采用核密度估计方法, 利用广东车八岭国家级自然保护区的红外相机监测数据, 分析了鸡形目鸟类的活动节律, 以阐述单物种和多物种的活动节律以及种间作用对动物日活动节律的影响。研究结果表明车八岭保护区白鹇(Lophura nycthemera)、白眉山鹧鸪(Arborophila gingica)和灰胸竹鸡(Bambusicola thoracica)等3个鸡形目物种之间存在不同程度的竞争, 物种间的日活动节律呈现中等程度的重叠。最后, 针对动物活动节律分析方法应用的建议及影响因素进行讨论, 希望为国内动物活动节律研究提供参考。