近日，發表在《Science Advances》上的一項新研究中，來自日本岡崎國立自然科學研究所領導的研究團隊揭示了藍藻晝夜節律的復雜運作方式。該研究有助于科學家更好地理解晝夜節律時鐘周期的工作機制。
藍藻是一種微生物，存在于各種類型的水、土壤和巖石等環境中。在這項新研究中，研究人員集中研究了藍藻內調節晝夜節律的生物鐘蛋白KaiC。就其組成部分的數量而言，藍藻生物鐘是最簡單的生物鐘，但它仍然是一個非常復雜的系統，可以為科學家提供所有生物鐘工作的線索。
變構作用驅動藍藻的生物鐘。研究人員檢查了變構的結構基礎，即藍藻KaiC蛋白形狀和活性發生的復雜變化。他們通過篩選數千種結晶條件，研究了KaiC時鐘蛋白的原子結構，該研究涵蓋整個磷酸化循環，即磷酸鹽轉移到蛋白質的過程。磷酸化循環與ATP水解循環的協同作用是決定時鐘速度的能量消耗事件。研究人員將KaiC蛋白結晶成八種不同的狀態，從而觀察到磷酸化循環和ATP水解循環之間的協同作用，就像兩個齒輪一樣工作。
研究人員表示，下一步可能會使用結構生物學來揭示齒輪旋轉加速和減速的原子機制。他們的目標是在原子水平上看到振蕩期間所有藍藻生物鐘蛋白質，并描述有序節奏從原子混沌動力學中產生的時刻。
展望未來，這項發現將有更廣泛的應用。哺乳動物、昆蟲、植物和細菌都有自己的生物鐘蛋白質，它們的序列和結構各不相同。但是，KaiC動力學和時鐘功能之間關系背后的邏輯可以適用于各種生物體的研究。
聯系地址：陜西省西安市北關正街35號方興大廈8樓
