按照環(huán)境中的日變化（尤其是光的強(qiáng)度和溫度）地球繞其軸線每日旋轉(zhuǎn)，許多生物調(diào)節(jié)它們的生物活性，以確保最佳的健康和效率。生物鐘機(jī)制，是生物體調(diào)節(jié)其生物活性的定時。該時鐘的周期被設(shè)置為約24小時。在生物從細(xì)菌到哺乳動物廣泛研究調(diào)查的生物鐘。因此，生物時鐘和多種疾病之間的關(guān)系已被澄清。不過，目前還不清楚24小時晝夜規(guī)律的事實(shí)。

 

上面提到的研究小組用藍(lán)藻解決了這個問題。藍(lán)藻生物鐘可以通過混合三種時鐘蛋白（KAIA，KaiB和KaiC）和ATP重建。2007年公布的一項(xiàng)研究表明，KaiC ATP酶活性，介導(dǎo)的ATP水解反應(yīng)，強(qiáng)烈與晝夜周期有關(guān)。該研究的結(jié)果表明，KaiC的功能結(jié)構(gòu)可以是負(fù)責(zé)確定晝夜的規(guī)律。

 

KaiC ATP酶活性表現(xiàn)出KAIA和KaiB蛋白存在強(qiáng)大晝夜振蕩。在此處報道的研究中，KaiC ATP酶活性的時間甚至在沒有KAIA和KaiB展出同一個衰減和擺動分量。仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，該信號的頻率為0.91天到1天，其中大約有24小時的時間相吻合。因此，KaiC是一個穩(wěn)定的周期，調(diào)與地球每天自轉(zhuǎn)周期相同。

 

以確定的因果結(jié)構(gòu)因素，KaiC的N-terminal結(jié)構(gòu)域被使用高分辨率晶體進(jìn)行分析。所得的原子結(jié)構(gòu)揭示KaiC的速度相對慢于其它ATP酶的潛在原因。“一個水分子被防止攻擊到用于ATP水解由鄰近的ATP磷?；臻g位阻提供了理想的位置。另外，這種障礙確實(shí)決定了組成多肽異構(gòu)衍生的彈簧狀結(jié)構(gòu)”，Dr. Jun Abe闡述說。“ATP的水解，這涉及一個水分子的訪問綁定ATP和反向多肽的異構(gòu)化，預(yù)計需要自由酶比典型ATP水解明顯用量要大，因此，本研究解釋了發(fā)現(xiàn)在三維原子結(jié)構(gòu)為什么KaiC的ATP酶活性是如此之低（由100至百萬倍）比典型ATP酶的分子。”

 

生物鐘的周期是獨(dú)立的環(huán)境溫度，這種現(xiàn)象被稱為溫度補(bǔ)償。一個KaiC分子由六個相同的亞基，每片含重復(fù)結(jié)構(gòu)域的一系列ATP酶基序。不對稱原子調(diào)節(jié)由上述機(jī)制決定了維持ATP酶活性在恒定低水平的反饋機(jī)制。這項(xiàng)研究的作者發(fā)現(xiàn)，地球的每日旋轉(zhuǎn)周期（24小時）為該蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)反饋機(jī)制的時間常數(shù)。

ps:相關(guān)產(chǎn)品:蛋白類