26、体外研究揭示调节生物钟的代谢物

体外研究揭示调节生物钟的代谢物

生物钟在生物体内起着至关重要的作用，它能帮助生物体适应环境的昼夜变化。在蓝藻中，生物钟的运行机制一直是研究的热点。本文将探讨如何通过体外实验来揭示调节蓝藻生物钟的代谢物。

1. 昼夜振荡的KaiC磷酸化基础

• 可视化生物钟 ：通过将生物钟控制的启动子与编码生物发光蛋白的基因进行遗传融合，蓝藻的生物钟可以以有节奏的发光形式可视化。这种强大的遗传工具为研究周期性基因表达节律提供了重要见解。然而，报告信号不仅反映了节律性基因表达，还反映了生物发光反应所需的代谢活性辅助因子的丰度。
• 体外振荡器混合物 ：蓝藻的生物钟由KaiA、KaiB和KaiC三种蛋白质组成的核心振荡器构成。研究发现，生物钟通过翻译后机制运行，并且这种节律可以在含有这三种Kai蛋白、三磷酸腺苷（ATP）和镁离子（Mg²⁺）的试管中重现，这被称为体外振荡器混合物。这一发现表明蓝藻生物钟是一个可以直接测试其相互作用和影响的实体。
• KaiC的独特性质 ：在三种Kai蛋白中，KaiC最为有趣。它是一种具有两种生化相反活性的酶，以昼夜模式依次占主导地位。因此，KaiC在黄昏时高度磷酸化，在黎明时低磷酸化。这是由于KaiC的反应速率极慢，并且其作为自激酶（自我磷酸化）和自磷酸酶（自我去磷酸化）的酶活性适时交替。
• KaiC的磷酸化位点 ：在蓝藻KaiC中有两个磷酸化位点，首先发生在苏氨酸 - 432（T432）和丝氨酸 - 431（S431），去磷酸化也以逐步方式进行，磷酸化的T432先去磷