周期昼夜节律调节蛋白 1; PER1

周期，果蝇，同源物
RIGUI
PER

此条目中代表的其他实体：

包含 PER1/ETV6 融合基因

HGNC 批准的基因符号：PER1

细胞遗传学定位：17p13.1 基因组坐标（GRCh38）：17:8,140,471-8,152,403（来自 NCBI）

文本

▼ 描述

PER1 是昼夜节律的主要调节因子，在细胞核中发挥作用，抑制中央昼夜节律时钟基因（例如，CLOCK；601851）的表达。PER1 丰度、核易位和转录抑制的周期性受到 PER1 磷酸化、泛素化和蛋白酶体降解的调节（Chiu 等人（2011）总结）。

▼ 克隆与表达

昼夜节律存在于所有真核生物和一些原核生命形式中。哺乳动物的昼夜节律调节因子必须具有几个共同的特征：它们必须在视交叉上核（SCN）中表达；他们的表情应该以24小时的节奏波动；昼夜节律表达应在没有环境刺激的情况下持续存在；环境刺激（例如光）的振荡变化应该重置（带动）表达的节奏。孙等人（1997）克隆了一个人类基因，以中国古代日晷命名为 RIGUI，编码具有基本螺旋-环-螺旋（bHLH）和 Per-ARNT-Sim（PAS）结构域的蛋白质，与果蝇“Period”基因（Per）有 44% 同源性。通过差异剪接，RIGUI 基因产生 4.7、3.0 和 6.6 kb 的 3 个转录本。RIGUI-4。7个序列可以翻译成1,301个氨基酸的蛋白质。RIGUI-6.6的开放解读码组长875个氨基酸，其中前821个氨基酸与RIGUI-4.7相同。RIGUI-3.0 的 798 个氨基酸开放解读码组与 RIGUI-4.7 的开放解读码组在第 758 个氨基酸不同。与果蝇 Per 蛋白的同源性最大。孙等人（1997）报道了与哺乳动物芳基烃受体核易位蛋白（ARNT; 126110）和小鼠“单一思想”（Sim1; 参见 600892）蛋白的同源性较低。所有 3 个基因均包含 PAS 结构域，该结构域长约 260 个氨基酸，并包含 2 个同向重复序列，每个重复序列包含 51 个氨基酸。D. melanogaster Per 和 RIGUI 在 PAS 结构域之外具有同源性区域，而在 RIGUI 与 ARNT、SIM、AHR（600253）、NPAS1（603346）、NPAS2（603347）或 CLOCK（601851）的比较中未观察到这些同源性区域。从他们的序列分析来看，Sun 等人（1997）提出RIGUI是果蝇Per的人类直系同源物。

Sun等人以人RIGUI-4.7为探针筛选小鼠脑cDNA文库（1997）克隆了小鼠rigui cDNA。小鼠和人 RIGUI 蛋白序列总体上具有 92% 的一致性，并且在 bHLH 和 PAS 结构域中具有 98% 的一致性。

▼ 基因结构

人类PER1和小鼠Per1均由23个外显子组成，跨度约为16 kb，它们的结构彼此显示出很强的相似性（Hida et al., 2000）。例如，在 5-prime 上游序列中鉴定出 6 个高度保守的区域。这些保守片段表现出 77% 至 88% 的同一性，并拥有几个潜在的调控元件，包括 5 个 E框（CLOCK-BMAL1 复合物的结合位点）和 4 个 CAMP 反应元件（CRE）。

塔鲁西奥等人（2000）还确定人类 PER1 基因包含 23 个外显子，跨度约为 15 kb。序列比对表明翻译是在外显子 2 中起始的。鉴定出启动子核心以及内含子 1 中的第二个调控区，该调控区似乎在转录控制中发挥负面作用。还鉴定了几种假定的剪接变体。

▼

通过荧光原位杂交作图，Sun 等人（1997）将人类 PER1 基因定位到染色体 17p12。

▼ 基因功能

孙等人（1997）发现在小鼠视网膜中，rigui的表达在24小时内振荡，在12小时的光/暗周期中，在黑暗开始时表达最高，即表达在光照期间上升，在黑暗期间下降。小鼠视网膜中rigui的RNA丰度在最高水平和最低水平之间变化了2.9倍。孙等人（1997）检测到小脑 SCN、结节部和浦肯野神经元中 rigui 表达的振荡。在 SCN 中，在 12 小时光/暗周期中，6 小时光照后 rigui 表达最高。在持续黑暗的自由运行条件下，SCN 中 rigui 的昼夜节律表达持续存在。将光/暗周期改变 6 小时改变了 SCN 中的 rigui 表达模式，表明 rigui 表达可以被夹带。孙等人（1997）注意到 rigui 表达的显着昼夜变化；SCN、视网膜、浦肯野神经元和结节部的最大表达时间不同。

结节部释放促黄体激素，该激素受到循环褪黑激素的负调节。大多数近交系小鼠品系，包括 C57BL/6，在松果体褪黑激素生物合成方面存在遗传缺陷，并且不产生褪黑激素（C3H/H 和 CBA 除外）。由于历史回交，129/SvEvBrd 菌株具有 C3H/H 等位基因，并且可能产生褪黑激素。孙等人（1997）观察到 rigui 在 129/SvEvBrd 小鼠的结节部表达，但在 C57BL/6 小鼠的结节部没有表达。孙等人（1997）认为结节部 rigui 表达的差异可能反映了褪黑激素产生的差异，表明褪黑激素是大脑该区域 rigui 表达的调节剂。大脑的其他几个区域也表达了 rigui，但在这些结构中没有检测到表达变化。

茂吉等人（1997）研究了光对 rigui 的影响，rigui 被他们命名为 Per1 小鼠，它在 SCN 中表现出强大的节律性表达。他们发现，短时间暴露在足以重置时钟的光强度下，会迅速诱导 Per1。剂量反应曲线显示，Per1 诱导表现出互易性，并且与明显节律的相移有很强的相关性。因此，在暗表达的定相和对光的反应方面，Per1 与脉孢菌时钟基因 frq 最相似。在视交叉上核内，似乎存在感应现象的定位，这与该昼夜节律中心的光敏感和光不敏感振荡器的定位一致。

泰等人（1997）鉴定出人类和小鼠基因编码含有PAS结构域的多肽，这些多肽与果蝇的Period蛋白高度同源。他们还报告说，小鼠Per同源物在SCN（哺乳动物大脑中主要的昼夜节律起搏器）中的表达显示出自主昼夜节律振荡。泰等人（1997）认为 Per 同源物可能通过生物钟系统中的 PAS-PAS 相互作用与其他含有 PAS 的分子（例如哺乳动物时钟基因）二聚化。

阿尔布雷希特等人（1997）报道了第二个鼠类基因 Per2（603426）的分离，该基因与果蝇 Per 基因同源，并且具有生物钟基因的所有预期特性。小鼠Per2和果蝇Per蛋白之间的总体同源性为53%，而小鼠Per1和果蝇Per蛋白之间的总体同源性为44%。Per1和Per2的表达重叠但异步4小时。与果蝇 Per 和小鼠 Per2 不同，Per1 在昼夜节律时间 22 暴露于光后快速表达。

盖卡基斯等人（1998）使用酵母 2 杂交筛选来寻找与时钟蛋白相互作用的蛋白质。分离出小鼠 Bmal1（602550）蛋白并发现其与 Clock 形成二聚体。Bmal1 与 Clock 和 Per1 一起存在于视交叉上核和视网膜中。Clock-Bmal1 异二聚体能够结合 DNA 并激活 E框元件（CACGTG）的转录，E框元件是一种转录因子结合位点，发现于小鼠 Per1 和果蝇 Per 基因附近。来自显性失活时钟等位基因的突变时钟与 Bmal1 形成异二聚体，结合 DNA 但无法激活转录。作者得出结论，Clock-Bmal1 异二聚体似乎驱动 Per 转录振荡的正向成分。

达林顿等人（1998）表明果蝇时钟基因与果蝇BMAL1同源物形成异二聚体。这些蛋白质通过 Per 启动子中的 E框序列以及 Timeless（TIM; 603887）启动子中包含 E框序列的 18 bp 元件发挥作用，激活 Per 和 Tim 转录。period 和 timeless 蛋白阻止了 Clock 通过 E框激活 Tim 和 Per 启动子的能力。因此，作者得出结论，时钟驱动Period和Timeless的表达，这反过来又抑制时钟的活动并关闭昼夜节律循环。

为了研究 NPAS2（603347）的生物学作用，Reick 等人（2001）制备了能够条件诱导 NPAS2:BMAL1 异二聚体的神经母细胞瘤细胞系，并通过代表性差异分析、DNA 微阵列和 Northern 印迹鉴定了假定的靶基因。NPAS2 和 BMAL1 的共诱导激活内源性 Per1、Per2 和 Cry1 基因的转录，这些基因编码昼夜节律调节装置的负激活成分，并抑制内源性 BMAL1 基因的转录。对处于 24 小时光暗循环的野生型小鼠额叶皮层的分析表明，Per1、Per2 和 Cry1 mRNA 水平在黑暗期间升高，在光照期间降低，而 BMAL1 mRNA 显示相反的模式。对持续黑暗中的小鼠进行的原位杂交测定表明，在 NPAS2 缺陷小鼠中，Per2 mRNA 丰度不会随着昼夜节律周期而波动。因此，NPAS2 可能是哺乳动物前脑分子钟的一部分。

斯托奇等人（2002）报道了使用代表 12,488 个基因的寡核苷酸阵列对小鼠肝脏和心脏体内昼夜节律基因表达进行比较分析。外周昼夜节律基因调控存在于每个组织中表达的 8% 至 10% 的基因中，因为两个组织中昼夜节律阶段的分布明显不同，并且很少有基因在两个组织中显示昼夜节律调控。这种昼夜节律调节的特异性不能用组织特异性基因表达来解释。尽管存在差异，但肝脏和心脏中的时钟调节基因参与了重叠的、极其多样化的过程。在两种组织中具有相似昼夜节律调节的 37 个核心基因组包括新时钟基因和输出基因的候选基因，

酪蛋白激酶 I-ε（CSNK1E；600863）在调节动物 Per 蛋白的磷酸化和丰度方面发挥着重要作用。Ko 等人使用果蝇细胞培养系统（2002）证明，CKI-ε 的果蝇同源物 doubletime 促进 Per 的渐进磷酸化，导致泛素-蛋白酶体途径快速降解过度磷酸化的亚型。Slimb（BTRC; 603482）是一种在泛素蛋白酶体途径中发挥作用的 F框/WD40 重复蛋白，优先与磷酸化 Per 相互作用并刺激其降解。slimb 的过度表达或 slimb 显性失活版本的时钟细胞中的表达会破坏果蝇的正常节律活动。科等人（2002）得出结论，过度磷酸化的 Per 通过与 Slimb 相互作用而靶向蛋白酶体。

Chiu 等人使用果蝇细胞和各种 Per 突变体（2011）发现 Per 通过双重作用和脯氨酸定向丝氨酸激酶 Nemo（IKBKG; 300248）逐渐磷酸化。Per 磷酸化在昼夜节律周期开始时从特定的丝氨酸簇开始，随着周期的进行，Per 在更远的位点进行双倍的磷酸化。每次磷酸化使蛋白质逐渐展开。邱等人（2011）假设磷酸化依赖性 Per 解折叠使蛋白质更容易降解，并从 Per 依赖性抑制中释放时钟基因。

冯·加尔等人（2002）证明，啮齿动物垂体细胞中时钟基因 Per1 的循环表达取决于腺苷 A2B 受体（600446）的异源致敏，这是通过褪黑激素 mt1 受体（600665）的夜间激活而发生的。消除神经激素褪黑激素的影响同时抑制 Per1 的表达并引起垂体催乳素释放的增加。冯·加尔等人（2002）得出的结论是，他们的观察揭示了一种机制，通过该机制，两个汇聚信号在时间维度内相互作用，以建立高幅度、精确和稳健的基因表达循环。

埃切加雷等人（2003）证明小鼠肝脏核心时钟机制的转录调控伴随着 H3 组蛋白（见 602810）乙酰化的节律，并且 H3 乙酰化是 Cry 抑制作用的潜在目标。Per1、Per2 和 Cry1 基因的启动子区域在 H3 乙酰化和 RNA 聚合酶 II（参见 180660）结合方面表现出昼夜节律，与相应的稳态 mRNA 节律同步。组蛋白乙酰转移酶 p300（602700）在体内以时间依赖性方式与 Clock 一起沉淀。此外，Cry 蛋白抑制 p300 诱导的 Clock/Bmal1 介导的转录增加。埃切加雷等人（2003）得出结论，相对于 Per 节律，Cry1 mRNA 节律的时间延迟，

格里马等人（2004）使用 Per 的靶向表达来恢复心律失常 Per-0 突变果蝇中侧神经元特定亚群的时钟功能。仅限于腹外侧神经元的 Per 表达仅恢复了早晨的活动，而腹外侧神经元和背外侧神经元中 Per 的表达也恢复了夜间活动。格里马等人（2004）表明仅腹侧外侧神经元就可以在持续的黑暗中产生24小时的活动节律，这表明早晨振荡器足以驱动昼夜节律系统。他们得出的结论是，他们的结果为果蝇大脑中“早晨”和“晚上”振荡器提供了第一个神经元基础。

Sakai 等人利用雄性果蝇的经验依赖求爱行为作为长期记忆的衡量标准（2004）证明 Per 突变体在长期记忆形成方面存在缺陷。通过在 Per-null 突变体中诱导野生型 Per 转基因，并在野生型背景下过度表达 Per 增强长期记忆形成，可以挽救该缺陷。其他时钟基因的突变不会影响长期记忆的形成。酒井等人（2004）的结论是，孤立于昼夜节律核心振荡器，Per 在长期记忆形成中发挥着关键作用。

为了从系统层面理解调节生物钟的转录回路，Ueda 等人（2005）在对进化保守的顺式元件的全面监测和转录动力学的测量中，鉴定了 16 个时钟和时钟控制基因上的时钟控制元件。上田等人（2005）发现 E 框（CACGTG）和 E-prime 框（CACGTT）控制 Per1、Nr1d2（602304）、Per2（603426）、Nr1d1（602408）、Dbp（124097）、Bhlhb2（604256）和 Bhlhb3（606200）转录的表达。激活子模式，导致转录活性延迟。RevErbA/ROR（600825）结合元件调节 Arntl（602550）、Npas2（603347）、Nfil3（605327）、Clock（601851）、Cry1（601933）、Rorc（602943）也通过抑制子先于激活子模式。DBP/E4BP4 结合元件通过阻遏-反相-激活机制控制 Per1、Per2、Per3（603427）、Nr1d1、Nr1d2、Rora 和 Rorb（601972）的表达，从而产生高幅度转录活性。上田等人（2005）认为 E/E-prime 框的调节是哺乳动物生物钟的拓扑脆弱性，这一概念已使用体外表型测定系统进行了功能验证。

布朗等人（2005）确定了 2 个 PER1 相关因子 NONO（300084）和 WDR5（609012），它们调节 PER 活性。RNA干扰（RNAi）导致NONO表达减少，从而减弱了哺乳动物细胞的昼夜节律，而携带亚等位基因的果蝇则几乎出现心律失常。WDR5 是组蛋白甲基转移酶复合物的一个亚基，可增强 PER 介导的转录抑制，而 RNAi 对其的抑制可减少时钟基因启动子处的昼夜节律组蛋白甲基化。

Meyer 等人通过使用荧光形式的 PER 和 TIM（603887）的单细胞成像测定进行荧光共振能量转移测量（2006）表明这些蛋白质快速结合并持续存在于细胞质中，同时逐渐积累在离散的病灶中。大约 6 小时后，复合物突然解离，因为 PER 和 TIM 在很短的时间内孤立地移动到细胞核。per（l）突变在果蝇大脑的起搏细胞中产生延迟的核易位表型（Curtin 等，1995），延迟了体内和培养细胞系统中的核积累，但不影响 PER/TIM 组装或解离的速率。迈耶等人（2006）的结论是，他们的发现指出了一种以前未被认识的时间调节形式，它是生物钟周期性的基础。

格里等人（2006）发现人类癌细胞系中 PER1 的过度表达导致生长显着减少，并使细胞对 DNA 损伤诱导的细胞凋亡敏感。相反，抑制 PER1 可减少 DNA 损伤诱导的细胞凋亡。凋亡表型与关键细胞周期调节因子的表达改变有关。此外，PER1 与检查点蛋白 ATM（607585）和 CHK2（CHEK2；604373）相互作用。与匹配的正常组织相比，肺和乳腺肿瘤组织中 PER1 的表达显着降低。

奥尼尔等人（2008）表明 cAMP 信号传导构成了昼夜节律振荡网络的另一个真实组成部分。他们提出，由转录振荡器驱动的 cAMP 信号的日常激活反过来又维持了转录节律的进展。这样，时钟输出构成后续周期的输入。

贝尔等人（2009）发现，白天，含有 Per1 的神经元维持电兴奋状态并且不会放电，而非 Per1 神经元则显示出先前报道的放电活动的每日变化。Belle 等人采用实验和理论相结合的方法（2009）解释了离子电流如何导致 Per1 细胞异常的电生理行为，与其他哺乳动物脑细胞不同，Per1 细胞可以在去极化状态下生存和发挥作用。

曹等人（2009）在小鼠前列腺细胞中发现 Per1 和雄激素受体（AR; 313700）基因的节律性表达，但在人前列腺癌（176807）细胞中缺乏 PER1 的节律性表达。表达数据库显示，与正常前列腺组织相比，前列腺癌细胞中 PER1 显着下调。HEK293 细胞和前列腺癌细胞的体外细胞研究表明，PER1 与 AR 相关并抑制 AR 转录活性，并且 AR 的激活刺激反馈环路中 PER1 的转录。在 3 种不同的前列腺癌细胞系中强制表达 PER1 会抑制 AR 转录活性，包括睾酮对 PSA 的刺激。研究结果表明，PER1 在前列腺癌细胞中充当 AR 的负调节因子。

杜昂等人（2011）分析了从小鼠组织中纯化的 PER 复合物的蛋白质成分并鉴定了 PSF（605199）。在该复合物中，PSF 的功能是招募 SIN3A（607776），这是一种用于组装转录抑制复合物的支架；因此，PER 复合物有节奏地将组蛋白脱乙酰酶传递至 PER1 启动子，从而抑制 PER1 转录。杜昂等人（2011）得出的结论是，他们的发现提供了 PER 复合物的功能和生物钟负反馈的分子机制。

在哺乳动物中，PERIOD（PER1 和 PER2；603426）和 CRYPTOCHROME（CRY1；601933 和 CRY2；603732）蛋白积累，形成大型核复合物（PER 复合物），并抑制自身转录。帕德马纳班等人（2012）发现小鼠 PER 复合物包括 RNA 解旋酶 DDX5（180630）和 DHX9（603115）、活性 RNA 聚合酶 II 大亚基（180660）、Per 和 Cry 前 mRNA 以及 SETX（608465）（一种促进转录终止的解旋酶）。在昼夜节律负反馈期间，RNA 聚合酶 II 在 Per 和 Cry 基因的终止位点附近积累，但不在对照基因上积累。将 PER 复合物募集到 Per 和 Cry 终止位点的延伸聚合酶上会抑制 SETX 作用，阻碍 RNA 聚合酶 II 释放，从而抑制转录重新启动。

小池等人（2012）在小鼠肝脏的基因组规模上研究了昼夜节律转录调节环的转录结构，发现了转录因子结合、RNA 聚合酶 II 募集、RNA 表达和染色质状态的定型、时间依赖性模式。他们发现生物钟的昼夜节律转录周期由三个不同的阶段组成：平衡状态、协调的从头转录激活状态和抑制状态。只有 22% 的 mRNA 循环基因是由从头转录驱动的，这表明转录和转录后机制都是哺乳动物生物钟的基础。小池等人。

Lim 和 Allada（2013）发现共济失调蛋白-2（ATX2; 601517）是果蝇限速时钟组件 Per 的翻译激活剂。Atx2 特别与“二十四”（Tyf）（Per 翻译的激活剂）相互作用。RNA 干扰介导的 Atx2 耗竭或不与聚腺苷酸结合蛋白（PABP; 604679）相关的突变 Atx2 蛋白的表达会抑制行为节律并降低 Per 丰度。尽管 Atx2 可以抑制翻译，但果蝇 S2 细胞中 Atx2 的耗竭会抑制 RNA 束缚的 Tyf 的翻译激活，并破坏 Tyf 和 Pabp 之间的关联。因此，Lim 和 Allada（2013）得出结论，ATX2 协调一个对果蝇 PER 表达和昼夜节律很重要的活性翻译复合体。

张等人（2013）孤立发现 ATX2 的果蝇同源物是昼夜节律运动行为所必需的。Atx2 对于昼夜节律起搏神经元中的 Per 积累是必需的，因此决定了昼夜节律行为的周期长度。Atx2 是 Tyf 功能所必需的，Tyf 是 Per 翻译的关键激活剂。Atx2与Tyf形成复合物并促进其与Pabp的相互作用。张等人（2013）得出的结论是，他们的工作揭示了 ATX2 在昼夜节律中的作用，并揭示了这种蛋白质在昼夜节律神经元中充当 PER 翻译的激活剂。

▼ 细胞遗传学

Penas 等人（2003）克隆了一种新的隐性易位，t（12;17）（p13;p12-p13），该易位发生在一名由慢性粒单核细胞白血病演变而来的急性髓系白血病患者身上。他们鉴定了 ETV6 基因（600618）的外显子 1 和 PER1 反义链之间的融合转录本。PER1/ETV6融合转录物没有产生融合蛋白，也没有检测到其他融合转录物。佩纳斯等人（2003）假设在没有融合蛋白的情况下，PER1 失活或 PER1 附近基因的失调可能会通过这种易位导致白血病的发病机制。

▼ 分子遗传学

林等人（2012）发现人类日常活动节律的时间与位于 PER1 基因下游 2.8 kb 的 A 到 G 转换（rs7221412）之间存在显着关联。与 A 等位基因的纯合性相比，G 等位基因的纯合性与顶峰期（峰值）活性延迟 67 分钟相关。对总计 575 人的 2 个数据集进行综合分析，得出该关联的 p 值为 2.1 x 10（-7）。SNP 位于 14 kb 单倍型内，与 PER1 基因的 3-prime 末端重叠。对第三组 687 名死亡个体的分析显示，基因型与死亡时间之间存在关联：在隐性遗传模型下，GG 基因型患者的平均死亡时间比 AA 或 AG 基因型患者晚近 7 小时（p = 0.015）。另一个由 193 名个体组成的队列的死后大脑皮层组织中的 PER1 表达水平表明，与夜间死亡患者相比，rs7221412 GG 基因型与白天死亡患者样本中 PER1 表达降低相关。在另一组 297 名 GG 基因型白天死亡个体的外周血细胞中也发现了类似的 PER1 表达下降。林等人（2012）表明 PER1 基因的多态性变异可能影响基因表达并促成人类昼夜节律行为的多个方面。在另一组 297 名 GG 基因型白天死亡个体的外周血细胞中也发现了类似的 PER1 表达下降。林等人（2012）表明 PER1 基因的多态性变异可能影响基因表达并促成人类昼夜节律行为的多个方面。在另一组 297 名 GG 基因型白天死亡个体的外周血细胞中也发现了类似的 PER1 表达下降。林等人（2012）表明 PER1 基因的多态性变异可能影响基因表达并促成人类昼夜节律行为的多个方面。

▼ 动物模型

Okamura 等人（1999）证明，在缺乏 Cry1（601933）和 Cry2（603732）的小鼠中，视交叉上核（SCN）和外周组织中 Per1 和 Per2 的循环表达被消除，并且 Per1 和 Per2 mRNA 水平持续较高。Cry 双突变小鼠保留了由短暂光刺激诱导的 Per1 和 Per2 表达的能力，已知该光刺激可改变野生型动物的生物钟。

为了研究哺乳动物昼夜节律系统的组织，Yamazaki 等人（2000）构建了转基因大鼠系，其中荧光素酶在小鼠 Per1 启动子的控制下有节律地表达。这些大鼠培养的 SCN 发出的光始终具有强烈的节律性，并且在体外可持续长达 32 天。肝脏、肺和骨骼肌也表达昼夜节律，在体外 2 至 7 个周期后昼夜节律减弱。为了响应环境光周期的提前和延迟，视交叉上核发出的光的昼夜节律比运动行为的节律或周围组织的节律变化得更快。山崎等人（2000）假设 SCN 中的自我维持昼夜节律起搏器会带动周围的昼夜节律振荡器以维持自适应相位控制，

斯托克坎等人（2001）使用转基因大鼠系研究了食物供应周期对肝脏、肺和 SCN 基因表达节律的影响，其中荧光素酶在小鼠 Per1 启动子的控制下有节奏地表达。尽管 SCN 的节律仍与明暗周期锁相，但限制进食会迅速影响肝脏，使其节律在 2 天内改变 10 小时。斯托克坎等人（2001）得出的结论是，进食周期可以孤立于视交叉上核和光周期影响肝脏，他们建议需要重新检查哺乳动物的昼夜节律层次。斯托克坎等人（2001）还得出结论，他们的数据提出了一种可能性，即肝脏中的外周昼夜节律振荡器可能主要通过节律行为（例如进食）与 SCN 耦合。

山口等人（2001）开发了一个模型系统，他们能够在活体小鼠大脑中追踪小鼠时钟基因 Per1 的节律表达。他们的模型系统能够在生理条件下监测完整大脑中的实时基因表达。

郑等人（2001）使用胚胎干细胞技术培育出 Per1 基因无效突变的小鼠。纯合 Per1 突变体表现出较短的昼夜节律周期，但精度和稳定性较低。Per1 和 Per2 均缺乏的小鼠没有表现出昼夜节律。作者表明，虽然 Per2 在转录水平调节时钟基因表达，但 Per1 对于 Per1 和 Per2 的节律性 RNA 表达是可有可无的，并且可能在转录后水平调节 Per2。对时钟控制基因的研究揭示了 Per1 和 Per2 的复杂调节模式，表明这 2 种蛋白质对某些输出途径的孤立控制。编码血红素生物合成关键酶的基因被发现处于昼夜节律控制之下，并受到 Per1 和 Per2 的调节。一起，

为了评估小鼠 Per 基因在生物钟重置中的作用，Albrecht 等人（2001）培育出携带突变 Per1 基因的小鼠。Per1 突变体缺乏对光的提前相位反应。作者得出的结论是，哺乳动物的 Per 基因不仅是昼夜节律振荡器的光响应成分，而且还参与生物钟的重置。

Bae 等人使用基因打靶（2001）破坏小鼠体内的 Per1。他们观察到，纯合突变小鼠在长时间暴露于持续黑暗的情况下，运动活动节律受到严重破坏。Bae 等人使用原位杂交和免疫细胞化学（2001）检测到 Per1 缺陷小鼠的 SCN 中 Per2（603426）和 Cry1 时钟蛋白水平降低，尽管转录水平没有改变。裴等人（2001）假设 Per1 在转录后水平影响时钟功能，可能是通过蛋白质-蛋白质相互作用调节其他昼夜节律调节蛋白的稳定性。Per1/Per2 双突变小鼠立即出现心律失常，表现出比任一单基因敲除小鼠更严重的表型。这些发现表明 Per1 在维持昼夜节律方面发挥着重要作用，并主要通过与其他时钟蛋白相互作用来影响节律。裴等人（2001）的结论是，尽管 Per1 和 Per2 之间存在部分补偿，但 3 个 Per 基因中的每一个在 SCN 昼夜节律中都有独特的功能。

潘多等人（2002）研究了通过手术植入具有不同昼夜节律缺陷的小鼠体内的小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）的节律行为。Per1 -/- 小鼠的 MEF 的培养时间比完整动物的组织要短得多。然而，当植入小鼠体内时，Per1 -/- MEF 呈现出宿主的节律特征。研究发现，目标组织中的振荡需要一个功能正常的时钟，因为植入物中的心律失常时钟 c/c MEF 仍保持心律失常。这些结果表明，SCN 分层优势可以补偿外周时钟中严重的内在遗传缺陷，但不能诱导时钟缺陷组织的节律性。

程等人（2009）对 2 种小鼠转基因荧光时钟报告基因 Per1-Venus 和 Per2-DsRED 进行了功能表征。SCN 成像揭示了 Per1 和 Per2 表达的振荡以及光诱导性。在不同的 SCN 细胞群中观察到有节律的 Per1 和 Per2 表达，表明存在离散的细胞 SCN 时钟。在 SCN 之外，Per1 表达广泛表达于神经元和非神经元群体中。相反，Per2 在神经胶质细胞群和齿状回祖细胞中表达；在神经元中检测到有限的表达。程等人（2009）假设中枢神经系统拥有机械上不同的神经元和非神经元细胞时钟亚群。

Janich 等人使用生物钟报告小鼠模型（2011）表明，休眠的毛囊干细胞生态位包含处于时钟相反阶段的共存细胞群，这些细胞对稳态信号的反应倾向不同。核心时钟蛋白 Bmal1（602550）以振荡方式调节干细胞调节基因的表达，以创建易于或不易激活的细胞群。通过删除 Bmal1 或 Per1/2 来破坏这种时钟平衡，分别导致休眠干细胞的逐渐积累或耗尽。干细胞心律失常还导致表皮过早衰老，并减少鳞状肿瘤的发展。贾尼奇等人。