15、蓝藻Kai蛋白中的振荡与输入补偿及细菌生物钟的进化洞察

蓝藻Kai蛋白中的振荡与输入补偿及细菌生物钟的进化洞察

蓝藻Kai蛋白的生化机制与振荡特性

1. KaiC亚基的催化活性选择
   有一种可能的生化解释是，在任何时候，KaiC的亚基中可能只有一个通过构象波动被选择为具有催化活性。由于磷酸化和去磷酸化发生在同一活性位点，这个被选中的亚基会根据六聚体的活性状态进行磷酸化或去磷酸化。在这种情况下，之前的dP/dt方程也大致成立。
2. 磷酸化与KaiB结合的关系
   磷酸化与KaiB结合相关，但并非像有时所假设的那样是直接原因。磷酸化的作用是促使KaiC在白天和夜间状态之间的相互转化倾向发生偏移，而这种转化也受KaiA的影响。这意味着KaiC在白天和夜间的构象相互转化是反应网络的核心枢纽，KaiA和磷酸化状态等其他因素通过它相互影响。有实验数据支持这一观点，例如带有磷酸模拟突变的KaiC能与KaiB强烈结合，但高浓度的KaiA即使在蛋白无法进一步磷酸化的情况下，也能阻止KaiB - KaiC的相互作用。
3. KaiC磷酸化动力学
   文献中KaiC磷酸化的时间序列可以用一级动力学模型较好地描述。在这类模型中，六聚体中每个等效的磷酸化位点在单位时间内被磷酸化的概率相等，所以随着更多位点被修饰，磷酸化的增加速率会减慢。而在具有积分反馈的顺序磷酸化模型中，磷酸化速率随时间减慢是因为高度磷酸化的酶会改变自身的活性。未来对KaiC催化循环的详细研究以及包括磷酸化位点突变体的动力学研究，有望揭示这些可能性。

稳定定点与极限环的共存