兽类学报

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东北鼢鼠春季下丘脑视交叉上核(SCN)核心生物钟基因的昼夜节律及调控特征

陈凯1,3,4 满都呼2 袁帅1,3,4 商正昊妮1,3,4 韩婷婷1,3,4 孙珊珊1,3,4 吴凯峰1,3,4 * 付和平1,3,4 *   

  1. (1 内蒙古农业大学草业学院,呼和浩特 010011)

    (2 呼伦贝尔学院,海拉尔 021000)

    (3 草地啮齿动物生态学与鼠害控制自治区高等学校重点实验室,呼和浩特 010011)

    (4 内蒙古农业大学草地资源教育部重点实验室,呼和浩特 010011)

摘要:

昼夜节律是生物体为适应昼夜环境变化而产生的内源性活动节律。哺乳动物的昼夜节律由视交叉上核(SCN)主导,并通过核心基因的转录-翻译负反馈环路实现自我维持与调控。然而,目前关于昼夜节律的研究多集中在地面哺乳动物,对长期适应黑暗、低氧洞穴环境且视觉退化的地下啮齿动物,其SCN区核心生物钟基因的表达模式及适应性进化机制尚不清楚。因此,为探究在长期暗环境中哺乳动物生物钟基因的适应性进化及其代谢调控策略,本研究选取东北鼢鼠(Myospalax psilurus)为实验对象,采用高通量转录组测序技术结合qRT-PCR验证和统计学方法分析了核心生物钟基因的表达规律及功能关联。结果表明:(1)CLOCK、ARNTL1(BMAL1)、NPAS2等正调控基因在夜间(20: 00-次日 08: 00)表达量高,PER1/2、CRY1/2等负调控基因在白天(14: 00左右)表达量达到峰值,符合转录-翻译负反馈回路的经典调控模型;(2)PER3、ARNTL2等基因未表现出明显昼夜振荡,显示其对地下无光环境的特异性适应;(3)节律表达基因富集于DNA复制、细胞周期、脂肪细胞脂解调控等通路,提示SCN生物钟基因通过生理途径协同调控节律与环境适应。上述结果明确了东北鼢鼠春季下丘脑视交叉上核核心生物钟基因的表达特征与调控关联,揭示了地下啮齿动物应对暗环境的部分分子节律适应特征,为哺乳动物生物钟基因的适应性进化研究提供了新案例,也为节律紊乱相关疾病的病理机制研究奠定了理论基础。


关键词: 东北鼢鼠, 昼夜节律, 生物钟:分子调控