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研究研究は、シアノバクテリアにおける概日時計の「カチカチ音」の背後にある分子メカニズムを明らかにする

分子科学研究所（IMS）/ソケンダイと九州大学の研究者は、シアノバクテリアの概日時計の「カチカチ音」を促進する分子メカニズムを明らかにしました。彼らの研究では、KAICと呼ばれる時計タンパク質が驚くべき精度で化学反応を制御する方法を明らかにし、時計の手のように振る舞い、ちょうど適切な瞬間に動きます。調査結果はに公開されました pnas nexus 2025年4月28日。 地球の毎日の回転に適応するために、単純な単細胞細菌から複雑な多細胞哺乳類に至るまで、ほとんどの生きている生物は、概日時計として知られる内部の時系列システムを進化させました。すべての既知の種の中で、科学者が試験管内で完全に繁殖することができた概日時計システムを持っているシアノバクテリアのみが所有しています。このシステムには、Kaia、Kaib、およびKaicの3つのタンパク質が含まれます。試験管に混合すると、KAICはリン酸化と脱リン酸化のサイクルを受けます。これは、時計のように24時間ごとに繰り返されるリン酸塩基のリズミカルな付着と剥離を受けます（図1a）。数十年の研究にもかかわらず、重要な謎が残っていました。リン酸塩はKAICにどの程度正確に付着しますか？言い換えれば、時計の手の動きを駆り立てるものは何ですか？ 近くの分解能で得られたKAICの構造データを使用して、チームは分子ダイナミクスと量子化学シミュレーションを介したリン酸化の化学反応をシミュレートしました。この方法により、リン酸塩基が徐々に近づいてKAICに結合する方法を観察することができました（図1C）。 チームは、特定のアミノ酸、特にグルタミン酸およびアルギニン残基の配置の微妙なシフトが分子トリガーとして機能することを発見しました。これらの残基は、リン酸基がバインドできるかどうかを効果的に制御し、それによって時限ゲートのように反応を一時停止または許可します。言い換えれば、KAICは、正確な瞬間がカチカチ音を立てるまで安定して時計の手を保持します。 この研究で発見されたメカニズムは、シアノバクテリアに限定されません。人間を含む多くの生物は、内部時計を調節するためにリン酸化に依存しています。したがって、この研究は、生物学的時制の普遍的な論理に関する基本的な洞察を提供します。 ソース：国立自然科学研究所ジャーナルリファレンス：Yoshihiko, F., et al。 （2025）。 KAICのプライミングリン酸化は、そのオートキナーゼ自己阻害の放出によって活性化されます。 pnas nexus。 doi.org/10.1093/pnasnexus/pgaf136。 #研究研究はシアノバクテリアにおける概日時計のカチカチ音の背後にある分子メカニズムを明らかにする