研究揭示藍藻晝夜節(jié)律的復(fù)雜運作方式

近日，發(fā)表在《Science Advances》上的一項新研究中，來自日本岡崎國立自然科學(xué)研究所領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊揭示了藍藻晝夜節(jié)律的復(fù)雜運作方式。該研究有助于科學(xué)家更好地理解晝夜節(jié)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(huán)境中。在這項新研究中，研究人員集中研究了藍藻內(nèi)調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律的生物鐘蛋白KaiC。就其組成部分的數(shù)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(fù)雜的系統(tǒng)，可以為科學(xué)家提供所有生物鐘工作的線索。

變構(gòu)作用驅(qū)動藍藻的生物鐘。研究人員檢查了變構(gòu)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，即藍藻KaiC蛋白形狀和活性發(fā)生的復(fù)雜變化。他們通過篩選數(shù)千種結(jié)晶條件，研究了KaiC時鐘蛋白的原子結(jié)構(gòu)，該研究涵蓋整個磷酸化循環(huán)，即磷酸鹽轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)的過程。磷酸化循環(huán)與ATP水解循環(huán)的協(xié)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(jié)晶成八種不同的狀態(tài)，從而觀察到磷酸化循環(huán)和ATP水解循環(huán)之間的協(xié)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(jié)構(gòu)生物學(xué)來揭示齒輪旋轉(zhuǎn)加速和減速的原子機制。他們的目標(biāo)是在原子水平上看到振蕩期間所有藍藻生物鐘蛋白質(zhì)，并描述有序節(jié)奏從原子混沌動力學(xué)中產(chǎn)生的時刻。

展望未來，這項發(fā)現(xiàn)將有更廣泛的應(yīng)用。哺乳動物、昆蟲、植物和細菌都有自己的生物鐘蛋白質(zhì)，它們的序列和結(jié)構(gòu)各不相同。但是，KaiC動力學(xué)和時鐘功能之間關(guān)系背后的邏輯可以適用于各種生物體的研究。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm8990

注：此研究結(jié)果摘自《Science Advances》，文章內(nèi)容不代表本網(wǎng)站觀點和立場，僅供參考。

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