原始的な時計から昼夜振動器まで
Warintra Pitsawong1,2, Ricardo A P Pádua1, Timothy Grant3,4,5
1Howard Hughes Medical Institute and Department of Biochemistry, Brandeis University, Waltham, MA, USA.
Nature
|March 23, 2023
まとめ
この研究は,Rhodobacter sphaeroidesの古代のKaiBC昼夜時計機構を明らかにし,この原始的な生物学的時計を駆動する重要な環境のシグとしてATPとADPの比率を特定しました.
科学分野:
- 生物化学
- 分子生物学
- クロノバイオロジー
背景:
- シルカディアンリズムとは,翻訳後の振動器によって制御される基本的な生物学的プロセスです.
- KaiABCシステムはよく理解されているサイアノバクテリアの昼間時計ですが,古代のKaiBCのみのシステムはほとんど特徴づけられていない.
- これらのKaiBCシステムは,砂時計のような基本的な計時メカニズムを持っていると仮定されています.
研究 の 目的:
- Rhodobacter sphaeroidesの原始的な昼夜時計を調査するために,それはKaiBCタンパク質のみを使用します.
- この古代の計時システムの 分子メカニズムを解明する
- サーカディアンオシレータの 進化的起源を理解するために
主な方法:
- KaiCの構造を決定するために,X線結晶学と冷凍電子顕微鏡を用いた.
- 環境のシグナルを特定し,時計のダイナミクスを理解するために,運動分析が行われました.
- 構造と運動データを統合して,KaiCタンパク質内のアロステリックネットワークをマッピングしました.
主要な成果:
- 12ヘリクスのコイルされたコイルバンドルで接続された2つのヘクサマーからなるKaiCの新型デデカメリックフォールドが発見されました.
- このカイルド・コイル相互作用は,KaiCカーボキシ末端拡張によって媒介され,古代の規制要素を表しています.
- フォスフォリレーション部位に構造変化を連結する長距離アロステリックネットワークが特定された.
- ATPとADPの比率は,時計の毎日のサイクルを駆動する環境のシグナルとして特定されました.
結論:
- Rhodobacter sphaeroidesのKaiBCシステムは,原始的な昼夜振動器として機能する.
- 特定されたドデカメリックKaiC構造とそのアロステリック調節は,昼夜時計の進化の洞察を提供します.
- この古代生物学的時計の背後にある原動力は ATPからADPへの環境的変動であり 初期の計時メカニズムを垣間見ることができます
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