地球的每日旋轉周期是在原子水平上
日期：2015-07-03 15:47:55
日本研究人員協同組已經證明，地球的每日旋轉周期（24小時）是在原子水平上，表示在藍藻細胞中小于10nm直徑的生物分子編碼KaiC蛋白上。
按照環境中的日變化（尤其是光的強度和溫度）地球繞其軸線每日旋轉，許多生物調節它們的生物活性，以確保最佳的健康和效率。生物鐘機制，是生物體調節其生物活性的定時。該時鐘的周期被設置為約24小時。在生物從細菌到哺乳動物廣泛研究調查的生物鐘。因此，生物時鐘和多種疾病之間的關系已被澄清。不過，目前還不清楚24小時晝夜規律的事實。
上面提到的研究小組用藍藻解決了這個問題。藍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年公布的一項研究表明，KaiC ATP酶活性，介導的ATP水解反應，強烈與晝夜周期有關。該研究的結果表明，KaiC的功能結構可以是負責確定晝夜的規律。
KaiC ATP酶活性表現出KAIA和KaiB蛋白存在強大晝夜振蕩。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。仔細分析發現，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是一個穩定的周期，調與地球每天自轉周期相同。
以確定的因果結構因素，KaiC的N-terminal結構域被使用高分辨率晶體進行分析。所得的原子結構揭示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磷酰基空間位阻提供了理想的位置。另外，這種障礙確實決定了組成多肽異構衍生的彈簧狀結構”，Dr. Jun Abe闡述說。“ATP的水解，這涉及一個水分子的訪問綁定ATP和反向多肽的異構化，預計需要自由酶比典型ATP水解明顯用量要大，因此，本研究解釋了發現在三維原子結構為什么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。”
生物鐘的周期是獨立的環境溫度，這種現象被稱為溫度補償。一個KaiC分子由六個相同的亞基，每片含重復結構域的一系列ATP酶基序。不對稱原子調節由上述機制決定了維持ATP酶活性在恒定低水平的反饋機制。這項研究的作者發現，地球的每日旋轉周期（24小時）為該蛋白質結構反饋機制的時間常數。
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