KaiABC昼夜节律振荡的分子钟机制假说

内容形式：摘要译文

当三种蓝藻蛋白——KaiA、KaiB 和 KaiC——在体外与 ATP 一同孵育时，KaiC 的磷酸化水平会呈现稳定的昼夜节律振荡。生化与结构分析表明，KaiC 的 ATP 酶活性对于这种振荡至关重要，由此提出了这样一种假设：消耗 ATP 的动力学过程充当分子时钟，决定单个分子的振荡周期。此外，这些分子时钟彼此同步，从而在分子集合水平产生集体振荡。在本研究中，我们建立了一个理论模型，以检验这一分子钟机制假说。该模型阐明了振荡周期与 ATP 酶活性之间的关系，解释了 KaiC 六聚体 CI–CII 结构域边界附近氨基酸替换所引起的周期显著变化。此外，该模型还揭示了振荡周期和 ATP 酶活性温度补偿的物理基础。因此，分子钟机制视角为理解集体振荡背后的原子层面设计提供了一个理论框架。

关键词：蓝藻昼夜节律 · KaiABC分子钟 · KaiC磷酸化振荡 · ATP酶活性 · 理论模型 · 温度补偿

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.07.723666v1?rss=1