This article is an addendum to the authors’ previous article (Kim, J. et al. (2008) Plant Cell 20, 307-319). The instrumentation and software described in this article were used to analyze the circadian leaf movement in the previous article. Here, we provide detailed and practical information on the instrumentation and the software. The source code of the LMA program is freely available from the authors. The circadian clock regulates a wide range of cyclic physiological responses with a 24 hour period in most organisms. Rhythmic leaf movement in plants is a typical robust manifestation of rhythms controlled by the circadian clock and has been used to monitor endogenous circadian clock activity. Here, we introduce a relatively easy, inexpensive, and simple approach for measuring leaf movement circadian rhythms using a USB-based web camera, public domain software and a Leaf Movement Assay (LMA) program. The LMA program is a semi-automated tool that enables the user to measure leaf lengths of individual Arabidopsis seedlings from a set of time-series images and generates a wave-form output for leaf rhythm. This is a useful and convenient tool for monitoring the status of a plant's circadian clock without an expensive commercial instrumentation and software.
Most living organisms exhibit the circadian rhythm in their physiology and behavior. Recent identification of several clock genes in mammals has led to the molecular understanding of how these components generate and maintain the circadian rhythm. Many reports have implicated the photic induction of either mPer1 or mPer2 in the hypothalamic region called the suprachiasmatic nucleus (SCN) to phase shift the brain clock. It is now established that peripheral tissues other than the brain also express these clock genes and that the clock machinery in these tissues work in a similar way to the SCN clock. To determine the role of the two canonical clock genes, mPer1 and mPer2, in the peripheral clock shift, stable HEK293EcR cell lines that can be induced and stably express these proteins were prepared. By regulating the expression of these proteins, it could be shown that induction of the clock genes, either mPer1 or mPer2 alone is not sufficient to cause clock phase shifting in these cells. Our real-time PCR analysis on these cells indicates that the induction of mPER proteins dampens the expression of the clock-specific transcription factor mBmal1. Altogether, our present data suggest that mPer1 and mPer2 may not function in clock shift or take part in differential roles on the peripheral circadian clock.
Annamneedi, Venkata Prakash;Park, Jun Woo;Lee, Geum Seon;Kang, Tae Jin
Biomolecules & Therapeutics
/
v.29
no.1
/
pp.31-40
/
2021
All living beings on earth have an important mechanism of 24-h periodicity, which controls their physiology, metabolism, and behavior. In humans, 24-h periodicity is regulated by the superchiasmatic nucleus (SCN) through external and environmental cues. Peripheral organs demonstrate circadian rhythms and circadian clock functions, and these are also observed in cultured cell lines. Every cell contains a CLOCK: BMAL1 loop for the generation of circadian rhythms. In this review, we focused on cell autonomous circadian rhythms in immune cells, the inflammatory diseases caused by disruption of circadian rhythms in hormones, and the role of clock genes in inflammatory diseases.
Purpose: Recent studies demonstrated disruption of the circadian clock gene is associated with the development of obesity and metabolic syndrome. Obesity is often caused by the high calorie intake, In addition, the chronic stress tends to contribute to the increased risk for obesity. To evaluate the molecular mechanisms, we examined the expression of circadian clock genes in high fat diet-induced mice models with the chronic stress. Methods: C57BL/6J mice were fed with a 45% or 60% high fat diet for 8 weeks. Daily immobilization stress was applied to mice fed with a 45% high fat for 16 weeks. We compared body weight, food consumption, hormone levels and metabolic variables in blood. mRNA expression levels of metabolic and circadian clock genes in both fat and liver were determined by quantitative RT-PCR. Results: The higher fat content induced more severe hyperglycemia, hyperlipidemia and hyperinsulinemia, and these results correlated with their relevant gene expressions in fat and liver tissues. Chronic stress had only minimal effects on metabolic variables, but it altered the expression patterns of metabolic and circadian clock genes. Conclusion: These results suggest that the fat metabolism regulates the function of the circadian clock genes in peripheral tissues, and stress hormones may contribute to its regulation.
The chicken pineal gland has been used for studies on the circadian clock, because it retains an intracellular phototransduction pathway regulating the phase of the intrinsic clock oscillator. Previously, we identified chicken clock genes expressed in the gland (cPer2, cPer3, cBmal1, cBmal2, cCry1, cCry2, and cClock), and showed that a cBMALl/2-cCLOCK heteromer acts as a regulator transactivating cPer2 gene through the CACGTG E-box element found in its promoter. Notably, mRNA expression of cPer2 gene is up-regulated by light as well as is driven by the circadian clock, implying that light-dependent clock resetting may involve the up-regulation of cPer2 gene. To explore the mechanism of light-dependent gene expression unidentified in animals, we first focused on pinopsin gene whose mRNA level is also up-regulated by light. A pinopsin promoter was isolated and analyzed by transcriptional assays using cultured chicken pineal cells, resulting in identification of an 18-bp light-responsive element that includes a CACGTG E-box sequence. We also investigated a role of mitogen-activated protein kinase (MAPK) in the clock resetting, especially in the E-box-dependent transcriptional regulation, because MAPK is phospholylated (activated) in a circadian manner and is rapidly dephosphorylated by light in the gland. Both pulldown analysis and kinase assay revealed that MAPK directly associates with BMAL1 to phosphorylate it at several Ser/Thr residues. Transcriptional analyses implied that the MAPK-mediated phosphorylation may negatively regulate the BMAL-CLOCK-dependent transactivation through the E-box. These results suggest that the CACGTG E-box serves not only as a clock-controlled element but also as a light-responsive element.
The circadian clock is a self-sustaining 24-hour timekeeper that allows organisms to anticipate daily-changing environmental time cues. Circadian clock genes are regulated by a transcriptional-translational feedback loop. In Arabidopsis, LATE ELONGATED HYPOCOTYL (LHY) and CIRCADIAN CLOCK-ASSOCIATED 1 (CCA1) transcripts are highly expressed in the morning. Translated LHY and CCA1 proteins repress the expression of the TIMING OF CAB EXPRESSION 1 (TOC1) transcripts, which peaks in the evening. The TOC1 protein elevates the expression of the LHY and CCA1 transcripts, forming a negative feedback loop that is believed to constitute the oscillatory mechanism of the clock. In mammals, the transcription factor protein CLOCK, which is a central component of the circadian clock, was reported to have an intrinsic histone acetyltransferase (HAT) activity, suggesting that histone acetylation is important for core clock mechanisms. However, little is known about the components necessary for the histone acetylation of the Arabidopsis clock-related genes. Here, I report that DET1 (De-Etiolated1) functions as a negative regulator of a key component of the Arabidopsis circadian clock gene LHY in constant dark phases (DD) and is required for the down-regulation of LHY expression through the acetylation of histone 3 (H3Ac). However, the HATs directly responsible for the acetylation of H3 within LHY chromatin need to be identified, and a link connecting the HATs and DET1 protein is still absent.
Ri, Hwajung;Lee, Jongbin;Sonn, Jun Young;Yoo, Eunseok;Lim, Chunghun;Choe, Joonho
Molecules and Cells
/
v.42
no.4
/
pp.301-312
/
2019
Post-transcriptional regulation underlies the circadian control of gene expression and animal behaviors. However, the role of mRNA surveillance via the nonsense-mediated mRNA decay (NMD) pathway in circadian rhythms remains elusive. Here, we report that Drosophila NMD pathway acts in a subset of circadian pacemaker neurons to maintain robust 24 h rhythms of free-running locomotor activity. RNA interference-mediated depletion of key NMD factors in timeless-expressing clock cells decreased the amplitude of circadian locomotor behaviors. Transgenic manipulation of the NMD pathway in clock neurons expressing a neuropeptide PIGMENT-DISPERSING FACTOR (PDF) was sufficient to dampen or lengthen free-running locomotor rhythms. Confocal imaging of a transgenic NMD reporter revealed that arrhythmic Clock mutants exhibited stronger NMD activity in PDF-expressing neurons than wild-type. We further found that hypomorphic mutations in Suppressor with morphogenetic effect on genitalia 5 (Smg5) or Smg6 impaired circadian behaviors. These NMD mutants normally developed PDF-expressing clock neurons and displayed daily oscillations in the transcript levels of core clock genes. By contrast, the loss of Smg5 or Smg6 function affected the relative transcript levels of cAMP response element-binding protein B (CrebB) in an isoform-specific manner. Moreover, the overexpression of a transcriptional repressor form of CrebB rescued free-running locomotor rhythms in Smg5-depleted flies. These data demonstrate that CrebB is a rate-limiting substrate of the genetic NMD pathway important for the behavioral output of circadian clocks in Drosophila.
Cardiovascular function is regulated by the rhythmicity of circadian, infradian and ultradian clocks. Specific time scales of different cell types drive their functions: circadian gene regulation at hours scale, activation-inactivation cycles of ion channels at millisecond scales, the heart's beating rate at hundreds of millisecond scales, and low frequency autonomic signaling at cycles of tens of seconds. Heart rate and rhythm are modulated by a hierarchical clock system: autonomic signaling from the brain releases neurotransmitters from the vagus and sympathetic nerves to the heart's pacemaker cells and activate receptors on the cell. These receptors activating ultradian clock functions embedded within pacemaker cells include sarcoplasmic reticulum rhythmic spontaneous Ca2+ cycling, rhythmic ion channel current activation and inactivation, and rhythmic oscillatory mitochondria ATP production. Here we summarize the evidence that intrinsic pacemaker cell mechanisms are the end effector of the hierarchical brain-heart circadian clock system.
Circadian rhythms, time on a scale of about 24 hours, are present in a number of organisms including animals, plants, and bacteria. The control of the biochemical, physiological and behavioral processes is regulated by endogenous clocks in the suprachiasmatic nucleus (SCN). At the core of this timing mechanism is molecular machinery that are present both in the brain and in the peripheral tissues throughout the body, and even in a single cultured cell. In this study, we performed two-dimensional gel electrophoresis to figure out any correlation between protein expression patterns and the requirement of two canonical clock proteins, either mPER1 or mPER2, by comparing global protein expression profiles in livers from wildtype or mPer1/mPer2 double mutant mice. We could identify several differentially expressed protein candidates with respect to time and genotypes. Further analysis of these candidate proteins in detail in vivo will lead us to the better understanding of how circadian clock functions in mammals.
The suprachiasmatic nucleus (SCN) of the anterior hypothalamus is the circadian pacemaker entrained to the 24-hr day by environmental time cues. Major circadian genes such as mPeriod ($mPer1{\sim}3$) and mCryptochrome ($mCry1{\sim}2$) are actively transcribed by the action of CLOCK/BMAL heterodimers, and in turn, these are being suppressed by the mPER/mCRY complex. In the study, the locomotor activity rhythms of mPer1 Knockout (KO) mice are measured, and the expression profiles of Heat Shock Protein 105kDa (HSP 105) genes in the SCN were measured by in situ hybridization. In agreement with previous reports, the locomotor activity rhythm of mPer1 KO mice was much shorter than that of wildtype. In addition, the total bout of activity of mPer1 KO was less in comparison to control mice. The expression of HSP 105 in the SCN of mPer1 KO mice was ranged from CT6 to CT22, with a peak level at CT14, implying that the gene are under the control of circadian clock. However, the expression of HSP 105 in the SCN of wildtype could not be detected in our study. Further analysis will reveal the direct or indirect regulation by mPer1 on the expression in the SCN and the role of the gene in the circadian clock.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.