代谢竞争昼夜节律稳态和肿瘤发生

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昼夜节律很大程度影响生理和代谢功能,其紊乱与患癌风险增加和肿瘤患者不良预后相关。此外,恶性程度高或侵袭性强的肿瘤中核心时钟基因或蛋白质的表达显著减弱,提示昼夜节律可能与细胞分化相关。新出现的证据表明:生物钟影响肿瘤细胞的代谢,通过与非时钟转录因子协同影响转录和代谢来控制肿瘤发展的进程,从而最终影响细胞分化和增殖。我们假想分子时钟掌控肿瘤细胞的分化和其干细胞特性(即高增殖性)的转化。宿主生物的昼夜节律紊乱、作息不规律与肿瘤的生长和增殖相关。KenichiroKinouchi等在年《naturereviewscancer》上发表了一篇题为《Metabolicrivalry:circadianhomeostasisandtumorigenesis》的综述。该综述阐述了昼夜节律、增殖代谢和肿瘤的相互关系,揭示未来肿瘤治疗策略的潜在机遇。现介绍如下:

哺乳动物的生物钟

环境适应能力(例如昼夜节律)对于哺乳动物内环境稳定至关重要。哺乳动物拥有不同等级的生物钟,包括下丘脑视上核(SCN)的中枢生物钟和外周生物钟。中枢生物钟感知光亮,并使组织在黑暗中保持同步的自主节律,确保生物能够适应环境和太阳周期的变化。外周生物钟对营养的摄取十分敏感,因此对细胞代谢影响巨大,摄入食物成分的变化可以导致外周生物钟的组织特异性基因表达发生改变。SCN通过控制自主神经系统和内分泌因子(如糖皮质激素和胰岛素)的分泌而与外周生物钟相互作用,从而在时间上彼此同步,最终协调新陈代谢的昼夜节律、行为和生理学。总之,复杂、时空相关、敏感通路和反映细胞能量状态的通路在染色体水平上整合到生物钟系统中(图1)。

从分子角度而言,生物钟基于转录-翻译反馈环。多个转录因子(TFs)、核受体和共调节因子通过结合特异的DNA识别序列,如E-盒、视黄酸受体相关的孤儿受体(ROR)反应元件(RRE的)和D-盒,参与驱动生物的周期性。具体而言,昼夜节律条件包括由光或胰高血糖素诱导的cAMP响应元件结合蛋白(CREB)介导的Per1产生、由糖皮质激素诱导的糖皮质激素受体(GR)介导的Per1上调、由胰岛素诱导的mTOR复合物1(mTORC1)介导的PER2产生。转录激活子昼夜运动输出周期蛋白(circadianlo


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