1。時計遺伝子:概日時計の中核には、「コアクロック遺伝子」と呼ばれることが多い時計遺伝子のグループがあります。哺乳類では、最もよく研究されている時計遺伝子は、時計(概日運動式出力サイクルカプット)とBMAL1(脳と筋肉のような1)です。これらの遺伝子は、clock-bmal1複合体と呼ばれるヘテロ二量体複合体を形成するタンパク質をコードします。
2。転写翻訳フィードバックループ:CLOCK-BMAL1複合体は、他のクロック遺伝子の発現を調節する転写因子として機能します。これらのクロック遺伝子のプロモーター内でE-Boxesと呼ばれる特定のDNA配列に結合し、転写を促進します。 CLOCK-BMAL1によって活性化された遺伝子の中には、期間(Per)およびCryptochrome(Cry)遺伝子があります。
3。負のフィードバックループ:cryタンパク質が蓄積するように、それらは細胞質に徐々に蓄積し、最終的に核に戻ります。核では、それらは複合体を形成し、CLOCK-BMAL1複合体の活性を阻害し、それによりPERおよびCRY遺伝子の転写を減少させます。この負のフィードバックループは、Per PerとCryタンパク質レベルの減少をもたらし、サイクルを最初からやり直すことができます。
4。翻訳後調節:転写調節に加えて、概日リズムは、時計タンパク質の翻訳後修飾の影響を受けます。リン酸化やユビキチン化などのこれらの修飾は、時計タンパク質の安定性、局在化、活動に影響を与え、概日サイクルの正確なタイミングにさらに寄与します。
概日時計は、これらのコアクロック遺伝子のみに依存しているわけではないことに注意することが重要です。環境の手がかり(光)、ホルモン信号、ニューロンの入力などの他の要因も、概日リズムのタイミングと同期に影響を与える可能性があります。
概日時計の顕著な精度と適応性により、生物は環境の毎日の変化を予測し、応答し、生存と全体的な幸福のために生理学的および行動プロセスを最適化することができます。