近期，來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)圣克魯茲分校等機(jī)構(gòu)的研究人員在試管中重建了藍(lán)藻完整的生物鐘，并實(shí)時(shí)研究生物鐘相關(guān)蛋白的節(jié)律性與相互作用，揭示晝夜節(jié)律的工作機(jī)制。該論文發(fā)表在《Science》上，題為：Reconstitution of an intact clock reveals mechanisms of circadian timekeeping。
生物鐘在細(xì)胞內(nèi)部提供了時(shí)間概念，并伴隨著日出和日落通過(guò)控制基因表達(dá)使細(xì)胞活動(dòng)呈現(xiàn)形成節(jié)律性。在藍(lán)藻中，細(xì)胞內(nèi)的計(jì)時(shí)活動(dòng)是利用三種Kai蛋白質(zhì)KaiA、KaiB和KaiC組成的振蕩器實(shí)現(xiàn)的。它們通過(guò)兩種組氨酸激酶SasA和CikA向下游傳遞時(shí)間信息，進(jìn)一步調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子RpaA。研究人員在適當(dāng)?shù)捏w外條件下重新組裝了一個(gè)完整的生物鐘，包括核心振蕩器、信號(hào)傳導(dǎo)途徑、下游轉(zhuǎn)錄因子和其靶標(biāo)DNA。整個(gè)生物鐘系統(tǒng)能夠在無(wú)干預(yù)的情況下振蕩數(shù)天，可利用實(shí)時(shí)觀察每個(gè)相關(guān)蛋白的互作情況。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，SasA直接與KaiC六聚體上的KaiB結(jié)合，以調(diào)節(jié)振蕩器的周期。在限制KaiB濃度的情況下，SasA利用結(jié)構(gòu)模擬將折疊轉(zhuǎn)換構(gòu)想的KaiB協(xié)同招募到KaiC六聚體，形成夜間抑制復(fù)合物并增強(qiáng)振蕩器的節(jié)律性。
總之，體外生物鐘的構(gòu)建揭示了先前未知的機(jī)制。藍(lán)藻的生物鐘系統(tǒng)通過(guò)這些機(jī)制在不同的蛋白質(zhì)濃度下維持節(jié)律性。
論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abd4453
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