线粒体是细胞的细胞器，负责细胞能量的大部分生产。在这些细胞器内，三羧酸循环(TCA循环)和氧化磷酸化(OXPHOS)都在发生。在这些循环中产生ATP，细胞能量的普遍来源。由于能量需求(以及ATP需求)高度依赖于生物体的活动和摄食行为，因此可以预期线粒体的能量生产可以微调以匹配细胞的能量需求。这种微调可以分别通过线粒体生物发生和线粒体自噬来增加/减少每个细胞的线粒体数量，但细胞使用的另一种方法是通过单个线粒体的融合/裂变形成/变形广泛的线粒体网络。

图1所示。体内的分子生物钟和组织特异性时钟。CLOCK和BMAL1形成异源二聚体，结合E-box调控序列PER/CRY和其他基因。PER和CRY形成一个抑制复合物，当达到足够水平时抑制clock - bmal1。第二个反馈回路涉及核孤儿受体，它与CLOCK和BMAL1调控序列中的视黄酸相关孤儿受体反应元件(ROREs)结合。类维生素a相关孤儿受体(ROR)激活CLOCK和BMAL1的转录。CLOCK-BMAL1复合体诱导REVERBA和REVERBB (REV)的转录，REV随后与ROR竞争，从而抑制CLOCK和BMAL1的转录。昼夜节律钟几乎存在于每个细胞中，并表现出组织特异性节律，由视交叉上核的中央昼夜节律钟协调。同步是通过神经、荷尔蒙和行为信号来实现的。(de Goede P et al.， 2018)

一般来说，生物活动和摄食行为的变化取决于食物的可得性，这往往与地球自转引起的明暗周期变化相吻合。因此，这些变化是高度可预测的，到目前为止，几乎所有被研究的生物都进化出了一种内部计时系统，以帮助它们预测环境中这些可预测的日常变化。这种计时系统被称为生物钟或昼夜节律钟(前后模，拉丁语为“大约一天”)。在分子水平上，生物钟由转录和翻译反馈回路组成，具有促进和抑制基因表达的反馈机制，以确保时钟在大约24小时内正确循环，同时也允许灵活性，如果环境因素发生变化(例如季节性)(图1)。然而，在不同的组织中，分子钟通常对环境变化的反应不同。例如，尤其是肝脏时钟受到摄食行为变化的影响，比肌肉或脂肪组织的时钟受影响更大。在本综述中，我们总结了将生物钟与线粒体联系起来的研究结果，重点是线粒体形态、呼吸和氧化还原稳态。

为了确定特定的生物功能，如线粒体活动，是否遵循每日节律，以及这种模式是否受到干扰，测量(即，血液样本，组织活检，温度记录等)沿着24小时周期在几个时间点进行。许多研究证实，在不同的组织中，涉及线粒体功能的各种过程确实显示出每日节律。例如，对线粒体生物发生、线粒体自噬、裂变和融合起重要作用的基因似乎受到生物钟的控制(图2)。此外，对氧化还原稳态起重要作用的蛋白质和代谢物也显示出明显的每日节律性。此外，已经发现与OXPHOS有关的几个基因以及线粒体呼吸本身都依赖于一天中的时间。Bmal1或Per1/Per2的全局KO分别导致肌肉和肝脏线粒体呼吸减少，说明分子钟对呼吸的组织依赖性作用。随着组织特异性基因敲除(KO)模型的最新进展，研究以组织特异性方式删除或破坏分子时钟的特定部分的影响变得相对容易。主要时钟基因之一Bmal1的组织特异性KO降低了包括肝脏、肌肉、心脏和胰腺在内的几个组织的线粒体功能。相反，敲低Cry1、Cry2、Per1或Per2(所有4个抑制Bmal1表达的基因)会增加肝细胞系的线粒体功能。因此，为了清楚地了解昼夜节律中断对线粒体功能的影响，以组织依赖的方式破坏分子时钟的不同部分似乎至关重要。

图2所示。线粒体内稳态的昼夜节律调节模型。为了维持健康的线粒体，线粒体在活性阶段不断形成和移除。CLOCK-BMAL1复合体通过激活SIRT1刺激线粒体生物发生和线粒体自噬。线粒体生物发生受转录因子PGC1A调控。新形成的线粒体融合形成管状网络。自噬发生前，线粒体发生分裂，形成碎片状的线粒体，供自噬体吸收。聚变和裂变都受到CLOCK-BMAL1的影响。许多调节蛋白调节融合(OPA1, MFN1/2)，裂变(FIS1, DRP1)和线粒体自噬(PINK1, BNIP1, PARKIN)过程。(de Goede P et al.， 2018)

综上所述，许多线粒体相关的过程都受到昼夜节律系统的控制，但需要进一步的研究来提供更多的见解，以组织特异性的方法来了解分子机制的不同部分的确切功能。官方manbetx手机版

Paul de Goede, Andries kalsheek
北京医科大学学术医学中心内分泌实验室，临床化学教研室，
阿姆斯特丹大学，荷兰阿姆斯特丹

出版

线粒体呼吸的昼夜节律。
陈建军，陈建军，陈建军，陈建军
内分泌学报，2018年4月

离线阅读:

相关文章:

	线粒体如何“感知”并对氧气的变化做出反应……线粒体——细胞内细胞器——是我们生物体的“发电站”，是主要的氧传感器，发挥信号作用，调节氧气消耗和氧气速率。
	慢性…引起的线粒体代谢改变氟化物在自然界中广泛存在，并已在世界范围内成功地用于控制龋齿。此外，对牙齿和……的发育也有有益的影响。
	线粒体DNA突变的类型比他们的…线粒体存在于大多数细胞中，在细胞和有机体能量的产生中起着重要作用，并有助于细胞/离子的稳态。线粒体拥有它们的…
	在服用额外的氨基酸补充剂之前要三思饮食是重要的燃料生长和细胞机制，因此，在一个活的有机体的生存起着重要作用。我们饮食的一个重要组成部分…
	藻类有机物:一种新型碳源来增强…近年来，氮污染特别是硝态氮污染是许多水库面临的重要问题。过量的氮含量会引起水体富营养化，导致水质恶化。
	EGFR变构降解物导致癌细胞…表皮生长因子受体(EGFR)变构酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)已成为克服癌症耐药的治疗选择。我们已经开发了4-烯丙基-5-[2-(4-烷氧苯基)-喹啉-4-基]- 4h -1,2,4-三唑-3-硫醇和…