昼夜节律控制了许多关键生理过程，这些过程随大约 24 小时内的某个时间段波动。这些生理过程包括醒睡周期、糖、脂肪和药物代谢、心率、激素分泌、肾血流体温、以及细胞的基本生理过程（如 DNA 修复、细胞分裂周期计时）(1,2)。哺乳动物的昼夜节律系统包含许多独立的组织特异性生物钟（外周生物钟），这些生物钟是由位于脑组织中视交叉上核 (SCN) 中的昼夜节律主要起搏点控制的 (1,2)。周期性昼夜节律主要通过明-暗周期体现，后者是通过视觉系统得以感知并由 SCN 进行处理。SCN 处理明-暗信息并通过神经和激素输出信号来同步外周生物钟 (1,2)。

细胞生物钟包含互相交织的正反调节环或调节分支 (1,2)。正性调节分支包括 CLOCK 和 BMAL1 蛋白，这是两个含有螺旋-环-螺旋-PAS 结构的基本转录因子，可结合 E 框增强子成分并激活其靶标基因的转录。CLOCK 是一个组蛋白乙酰转移酶 (HAT) 蛋白，可乙酰化组蛋白 H3 和 H4 (3)。BMAL1 可结合到 CLOCK 并增强其 HAT 活性 (3)。CLOCK/BMAL1 二聚体在胞核/胞质定位和蛋白水平都表现出周期振荡，二者都可通过磷酸化进行调节 (4,5)。CLOCK/BMAL1 的靶标基因包括 Cry 和 Per 基因，二者的蛋白形成了生物钟系统的负调控分支 (1,2)。CRY 和 PER 蛋白 (CRY1、CRY2、PER1、PER2 和 PER3) 形成低聚物，该低聚物同样可在胞核与细胞浆之间周期性往返。在胞核中，CRY/PER 蛋白可抑制 CLOCK/BMAL1 介导的转录激活，因此完成生理转录环 (1,2)。在组织中，大约百分之六到八的基因显示出昼夜节律的表达模式 (1,2)。基因表达的这种 24 小时周期性是源于细胞生物钟系统的正和负调节分支协同作用，并且由 SCN 接收到的外界信号进行微调。