基因Per2(Period Circadian Regulator 2)是一种重要的生物钟基因,属于Period基因家族。在哺乳动物中,生物钟系统由大脑中的视交叉上核(SCN)中的中央起搏器以及周围组织中的无数次级振荡器组成。Per2基因在生物钟的调控中起着关键作用,其表达和调控遵循一个负反馈循环。在这个循环中,BMAL1和CLOCK蛋白作为转录因子激活Per2基因的表达。随着PER2蛋白的积累,它们与BMAL1-CLOCK异源二聚体形成复合物,从而抑制自己的基因转录,形成一个负反馈回路[1]。Per2蛋白还与其他生物钟基因,如Cry(Cryptochrome)基因,相互作用,共同维持生物钟的昼夜节律。
Per2基因的异常表达与多种睡眠相关障碍有关。研究表明,Per2基因的单核苷酸多态性(SNPs)与个体的昼夜类型有很强的关联,并可能影响睡眠质量[2]。此外,Per2基因的表达还受到外部环境因素的影响,如光照和运动等。研究表明,光照可以通过激活CREB信号通路,进而影响Per2基因的表达和生物钟的节律[5]。
Per2基因在神经生物学中也发挥着重要作用。Per2基因主要在下丘脑的视交叉上核(SCN)以及中脑和前脑等其他脑区表达。这表明Per2可能影响多种神经生物学活动,如睡眠、抑郁和成瘾等[4]。此外,Per2基因的表达还受到运动的影响。研究发现,肌肉收缩可以急性增加Per2基因的表达,并改变Per2基因的节律性。这种影响是通过钙依赖性机制实现的,表明运动可以通过肌肉收缩直接影响骨骼肌的生物钟[6]。
Per2基因在肿瘤发生中也发挥着一定的作用。研究发现,Per2基因的表达与垂体腺瘤的发生发展有关。Per2基因的过表达可以促进垂体腺瘤的生长,而Per2基因的缺失则可以抑制垂体腺瘤的发生[3]。此外,Per2基因的表达还与多巴胺能系统有关。研究发现,Per2基因的表达水平可以影响小鼠对甲基苯丙胺的敏化和奖赏效应。Per2基因过表达的小鼠对甲基苯丙胺的敏化和奖赏效应降低,而Per2基因缺失的小鼠则相反[7]。
综上所述,Per2基因在生物钟的调控、神经生物学和肿瘤发生等方面发挥着重要作用。Per2基因的表达受到多种因素的调控,包括外部环境因素和内部遗传因素等。Per2基因的异常表达与多种疾病的发生发展有关,包括睡眠障碍、神经疾病和肿瘤等。深入研究Per2基因的功能和调控机制,有助于我们更好地理解生物钟的运作原理,为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Asher, Gad, Gatfield, David, Stratmann, Markus, Alt, Frederick W, Schibler, Ueli. . SIRT1 regulates circadian clock gene expression through PER2 deacetylation. In Cell, 134, 317-28. doi:10.1016/j.cell.2008.06.050. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18662546/
2. Pavithra, S, Aich, Adrija, Chanda, Adrita, Gawade, Pranotee, Das, Raunak Kumar. 2023. PER2 gene and its association with sleep-related disorders: A review. In Physiology & behavior, 273, 114411. doi:10.1016/j.physbeh.2023.114411. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37981094/
3. Guo, Lianxia, Cen, Haobin, Weng, Jiaxian, Chen, Zhiyong, Wu, Baojian. 2023. PER2 integrates circadian disruption and pituitary tumorigenesis. In Theranostics, 13, 2657-2672. doi:10.7150/thno.82995. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37215573/
4. Kim, Mikyung, de la Peña, June Bryan, Cheong, Jae Hoon, Kim, Hee Jin. . Neurobiological Functions of the Period Circadian Clock 2 Gene, Per2. In Biomolecules & therapeutics, 26, 358-367. doi:10.4062/biomolther.2017.131. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29223143/
5. Brenna, Andrea, Ripperger, Jürgen A, Saro, Gabriella, Yang, Zhihong, Albrecht, Urs. 2021. PER2 mediates CREB-dependent light induction of the clock gene Per1. In Scientific reports, 11, 21766. doi:10.1038/s41598-021-01178-6. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34741086/
6. Small, Lewin, Altıntaş, Ali, Laker, Rhianna C, Zierath, Juleen R, Barrès, Romain. 2020. Contraction influences Per2 gene expression in skeletal muscle through a calcium-dependent pathway. In The Journal of physiology, 598, 5739-5752. doi:10.1113/JP280428. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32939754/
7. Kim, Mikyung, Custodio, Raly James, Botanas, Chrislean Jun, Cheong, Jae Hoon, Kim, Hee Jin. 2018. The circadian gene, Per2, influences methamphetamine sensitization and reward through the dopaminergic system in the striatum of mice. In Addiction biology, 24, 946-957. doi:10.1111/adb.12663. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30091820/