Coupling governs entrainment range of circadian clocks.
Coupling governs entrainment range of circadian clocks.
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DOI：
10.1038/msb.2010.92
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发表时间：
2010-11-30
影响因子：
9.9
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
生物钟是驱动生理和行为的日常节律的内源振荡器。这些计时器与环境的明暗周期同步(“夹带”)对生物体的健康至关重要。关于哪些振子性质决定了夹带，即夹带范围、相位和幅度，人们知之甚少。在一项系统的理论和实验研究中，我们发现了视交叉上核(哺乳动物的主钟)和肺(外周钟)的昼夜节律振荡器的这些特性：(I)刺激(Zeitgeber)强度与振荡器幅度的比率，以及(Ii)振荡系统的刚性(扰动时的松弛速率)决定卷吸特性。振荡器之间的耦合会影响这两种品质，从而导致振幅和刚性的增加。这些原理解释了我们的实验发现，肺时钟会进入极端的时间周期，而SCN时钟不会。我们通过显示药物抑制SCN中的偶联导致更大范围的夹带来证实我们的理论预测。主时钟和外围时钟之间的这些差异表明，SCN中耦合诱导的刚性过滤环境噪声，以创建强大的昼夜节律系统。
Circadian clocks are endogenous oscillators driving daily rhythms in physiology and behavior. Synchronization of these timers to environmental light–dark cycles (‘entrainment’) is crucial for an organism's fitness. Little is known about which oscillator qualities determine entrainment, i.e., entrainment range, phase and amplitude. In a systematic theoretical and experimental study, we uncovered these qualities for circadian oscillators in the suprachiasmatic nucleus (SCN—the master clock in mammals) and the lung (a peripheral clock): (i) the ratio between stimulus (zeitgeber) strength and oscillator amplitude and (ii) the rigidity of the oscillatory system (relaxation rate upon perturbation) determine entrainment properties. Coupling among oscillators affects both qualities resulting in increased amplitude and rigidity. These principles explain our experimental findings that lung clocks entrain to extreme zeitgeber cycles, whereas SCN clocks do not. We confirmed our theoretical predictions by showing that pharmacological inhibition of coupling in the SCN leads to larger ranges of entrainment. These differences between master and the peripheral clocks suggest that coupling-induced rigidity in the SCN filters environmental noise to create a robust circadian system.
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影响因子：
5.3
作者：
Abraham, U;Prior, JL;Herzog, ED
通讯作者：
Herzog, ED
影响因子：
2.8
作者：
Chiesa, Juan Jose;Diez-Noguera, Antoni;Cambras, Trinitat
通讯作者：
Cambras, Trinitat
DOI：
10.1111/j.1749-6632.1987.tb48731.x
发表时间：
1987-07-06
影响因子：
5.2
作者：
GLASS, L;GUEVARA, MR;SHRIER, A
通讯作者：
SHRIER, A
DOI：
10.1073/pnas.0707772105
发表时间：
2008-02-05
影响因子：
11.1
作者：
Brown, Steven A.;Kunz, Dieter;Kramer, Achim
通讯作者：
Kramer, Achim
影响因子：
9.2
作者：
de la Iglesia, HO;Cambras, T;Díez-Noguera, A
通讯作者：
Díez-Noguera, A