昼夜节律与细胞周期_徐飞鸿

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'昼夜节律与细胞周期_徐飞鸿'
ISSN1007- 7626 CN11- 3870/Q 中国生物化学与分子生物学报http: / /cjbmb. bjmu. edu. cn Chinese Journal of Biochemistry and Molecular Biology 2013 年 11 月 29( 11) : 1010 ~1016 · 综述 · 昼夜节律与细胞周期 徐飞鸿, 毕海连, 伍会健 * ( 大连理工大学生命科学与技术学院,辽宁大连116024) 摘要昼夜节律和细胞周期是生命有机体中两种主要的节律性、 周期性的活动, 参与机体代谢与生 理节律. 在分子水平上, 它们的周期性活动是由一种周期性振荡的网络构成的, 这种网络由一系列 节律性表达的蛋白所形成. 研究发现, 多种节律因子通过调节周期蛋白的表达影响细胞周期进程, 如 G1- S 期, REV- ERBa 抑制 p21 促进细胞进程, RORα 激活 p21 抑制细胞进程, DEC1 抑制 cyclinD1, CLOCK/BMAL1 负调控 c- Myc; G2- M 期, BMAL1/CLOCK、 BMAL1/NPAS2 或 Cry1 作用于 Wee1 抑制 或激活 G2- M 期进程. 此外, 昼夜节律钟蛋白也参与了 DNA 损伤修复及细胞死亡的过程: Per1、 Tim 分别作用于 ATM、 ATR, 因而促进细胞周期停滞, p53 缺失的细胞中敲除 Cry 促进细胞凋亡过程, 抑 制了肿瘤的形成, DEC1 以 p53 依赖的方式促细胞衰老等. 同时, 节律因子的紊乱引起多种疾病的 产生. 因此, 阐明昼夜节律对细胞周期及死亡的影响, 将为肿瘤的治疗提供分子理论基础. 关键词昼夜节律; 细胞周期; DNA 损伤修复; 细胞死亡 中图分类号R73 Circadian Rhythm and Cell Cycle XU Fei- Hong,BI Hai- Lian,WU Hui- Jian* ( School of Life Science and Technology,Dalian University of Technology ,Dalian116024,Liaoning,China) AbstractCircadian rhythm and cell cycle are the two main rhythmic and cyclical activities in living organisms,where expression of a series of genes to form a regulatory network. Recent studies have revealed that various clock rhythm factors controlled cell cycle procession by regulating the expression of cell cycle proteins. For examples, the activation of p21 by RORα leads to subsequent inhibition of G1- S: transition;REV- ERBα interactions direct the inhibition of p21 to promote G1phase progression;DEC1 inhibits cyclin D1;and BMAL1/CLOCK negatively regulates c- myc. G2- M through Cry to activate Wee1 expression. The clock rhythm protein also involved in DNA damage repair and cell death by interacting with cell cycle factors. PER1 and TIM function as cofactors for the activation of ATM or ATR;Mutation of CRY in p53- null mice attenuates cancer onset,involving DEC1 is an effector downstream of p53 to promote premature senescence. The dysregulation of clock rhythm leads to or affects a variety of diseases, including tumors. Key wordscircadian rhythm;cell cycle;DNA damage repair;cell death 收稿日期: 2013- 04- 11;接受日期: 2013- 07- 26 国家自然科学基金( No. 31171353) 和国家重点基础研究发展计划 ( 973 计划)( No. 2011CB504201) 资助课题 * 联系人Tel/Fax: 0411- 84706105;E- mail:wuhj@ dlut. edu. cn Received :April 11, 2013 ;Accepted :July 26, 2013 Supported by National Natural Science Foundation of China (No. 31171353)and National Basic Research and Development Program of China ( 973 Program,No. 2011CB504201) * Corresponding authorTel/Fax: 0411- 84706105; E- mail:wuhj@ dlut. edu. cn 地球的自转产生了昼夜更替现象, 生物体为了 适应这种现象会产生一些节律性的行为及生理活 动, 如睡眠觉醒、 体温波动、 激素水平周期变化等, 这 一过程是昼夜节律的宏观表现; 而微观上, 昼夜节律 是由于一系列时钟基因周期性的表达构成的. 这样 一个受外界周期信号控制的, 同时也是内在的、 自主 性的振荡被称为昼夜节律( circadian rhythms) . 从蓝 藻到真核微生物再到人类的证据表明, 生物体的昼 夜节律可以控制细胞分裂周期( cell division cycle, 第 11 期徐飞鸿等: 昼夜节律与细胞周期 CDC) [1, 2 ]. 细胞分裂周期是一个复杂的过程. 当细胞在分裂 周期中从一个阶段向另一阶段过渡时, 有相应的调控 因子发挥作用, 进而启动一系列生物化学反应. 这些 反应通过级联式作用逐渐达到高峰, 之后在反馈环及 其它作用下不断减弱直至停止, 经过一段时间后又开 始新的循环. 这样, 整个过程就像一个钟控的振荡系 统在运行 [ 3 ]. 细胞在分裂、 分化和凋亡方面的异常都 与肿瘤的发生和发展有关, 其中细胞周期紊乱是肿瘤 发生的最主要因素 [ 4 ].
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