近日，发表在《Science Advances》上的一项新研究中，来自日本冈崎国立自然科学研究所领导的研究团队揭示了蓝藻昼夜节律的复杂运作方式。该研究有助于科学家更好地理解昼夜节律时钟周期的工作机制。
蓝藻是一种微生物，存在于各种类型的水、土壤和岩石等环境中。在这项新研究中，研究人员集中研究了蓝藻内调节昼夜节律的生物钟蛋白KaiC。就其组成部分的数量而言，蓝藻生物钟是最简单的生物钟，但它仍然是一个非常复杂的系统，可以为科学家提供所有生物钟工作的线索。
变构作用驱动蓝藻的生物钟。研究人员检查了变构的结构基础，即蓝藻KaiC蛋白形状和活性发生的复杂变化。他们通过筛选数千种结晶条件，研究了KaiC时钟蛋白的原子结构，该研究涵盖整个磷酸化循环，即磷酸盐转移到蛋白质的过程。磷酸化循环与ATP水解循环的协同作用是决定时钟速度的能量消耗事件。研究人员将KaiC蛋白结晶成八种不同的状态，从而观察到磷酸化循环和ATP水解循环之间的协同作用，就像两个齿轮一样工作。
研究人员表示，下一步可能会使用结构生物学来揭示齿轮旋转加速和减速的原子机制。他们的目标是在原子水平上看到振荡期间所有蓝藻生物钟蛋白质，并描述有序节奏从原子混沌动力学中产生的时刻。
展望未来，这项发现将有更广泛的应用。哺乳动物、昆虫、植物和细菌都有自己的生物钟蛋白质，它们的序列和结构各不相同。但是，KaiC动力学和时钟功能之间关系背后的逻辑可以适用于各种生物体的研究。
联系地址：陕西省西安市北关正街35号方兴大厦8楼
