시아노박테리아 시계단백질
Cyanobacterial clock proteins| KaiA 도메인 | |||||||||
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 시네코코커스 신장균으로부터의 일주기 클럭 단백질 카이아의 결정 구조 | |||||||||
| 식별자 | |||||||||
| 기호. | 카이아 | ||||||||
| 팜 | PF07688 | ||||||||
| 인터프로 | IPR011648 | ||||||||
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| KaiB 도메인 | |||||||||
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 Synechoccus lengtatus sasa의 n 말단 도메인 용액 구조(평균 최소 구조) | |||||||||
| 식별자 | |||||||||
| 기호. | 카이비 | ||||||||
| 팜 | PF07689 | ||||||||
| 빠맘 클랜 | CL0172 | ||||||||
| 인터프로 | IPR011649 | ||||||||
| CDD | cd02978 | ||||||||
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| 카이시 | |||||||||
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 인산화 부위가 있는 전장 일주기 클럭 단백질 kaic 결정 구조 | |||||||||
| 식별자 | |||||||||
| 기호. | 카이시 | ||||||||
| 팜 | PF06745 | ||||||||
| 빠맘 클랜 | CL0023 | ||||||||
| 인터프로 | IPR014774 | ||||||||
| CDD | cd01124 | ||||||||
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분자생물학에서, 시아노박테리아 시계 단백질은 시아노박테리아에서 주요한 일주기 조절제이다.시아노박테리아 시계 단백질은 KaiA, KaiB, KaiC의 세 가지 단백질로 구성되어 있습니다.kaiABC 복합체는 염색체 압축 상태에 작용함으로써 전사를 억제하는 프로모터-비특이적 전사 조절제 역할을 할 수 있다.이 콤플렉스는 KaiABC 오퍼론에서 표현됩니다.
참고 항목: 세균의 일주기 리듬
복합체에서 KaiA는 KaiC의 인산화 상태를 강화한다.반면 복합체에 kaiB가 존재하면 kaiC의 인산화 상태가 저하되어 kaiB가 kaiA와 kaiC의 상호작용에 대항하는 작용을 한다는 것을 알 수 있다.KaiA의 액티비티는 KaiBC 표현을 활성화하고 KaiC는 이를 억제한다.
또한 KaiC 계열에는 RadA/Sms가 있으며, RadA Strand Transferase 및 lon protease와 배열 유사성을 공유하는 보존성이 높은 Eubactery 단백질입니다.RadA/Sms 제품군은 DNA 복구 및 단백질, 펩타이드, 글리코펩타이드 분해에 관여하는 ATP 의존성 단백질 분해효소이다.이들은 MEROPS 펩티드가수분해효소 패밀리 S16(론단백질가수분해효소 패밀리, 클랜SJ)에서 비펩티드가수분해효소 호몰로그 및 미지정 펩티드가수분해효소(Non-펩티드가수분해효소)로 분류된다.RadA/Sms는 RecG 및 RuvABC와의 [1]유전적 중복성 때문에 분지 DNA 분자 또는 차단된 복제 포크의 안정화 또는 처리를 수반하는 재조합 및 재조합 수리에 관여한다.
구조.
KaiA 단량체의 전체 접힘은 알려진 [2]구조에서 이합체를 형성하는 4나선 다발의 접힘입니다.카이아는 호모디머 역할을 한다.각 모노머는 N단자 진폭 증폭 도메인, 중앙 주기 조정 도메인 및 C단자 클럭오실레이터 도메인의 3가지 기능 도메인으로 구성됩니다.시아노박테리아에서 유래한 KaiA의 N-말단 도메인은 의사수용체 도메인으로 작용하지만, [3]반응조절제에서 인산전달에 필요한 보존 아스파틸 잔기가 부족하다.C 말단 도메인은 이합체 형성, KaiC 결합, KaiC 인산화 촉진 및 일주기 [4]진동 발생을 담당합니다.Anabaena sp.(스트레인 PCC 7120)의 KaiA 단백질에는 N-말단 CheY 유사 도메인이 없다.
KaiB는 알파 베타 사행 모티브를 채택하여 이합체 또는 4중합체로 [2][5]판명되었습니다.
KaiC는 더 큰 단백질군에 속하며, 자동인산화를 수행하고 자체 전사억제제 역할을 한다.ATP를 [6]결합시킵니다.
대체 준비
 | 이 섹션에는 패럴로그에 대한 정보가 없습니다(KaiB2C2, KaiB3).C3) [PMID 12604787], KaiA3 [10.1101/2021.07.20.453058] 형식의 대체 KaiA, KaiA가 없는 시스템.(2021년 9월) |
발견 이력
이들 유기체에는 핵이 없기 때문에 시아노박테리아가 일주기 리듬을 발현할 수 있을지 의문이었다.콘도 외 연구진은 시아노박테리아가 실제로 일주기 리듬을 가지고 있다는 것을 처음으로 명확히 입증했다.1993년 실험에서, 그들은 "엔터테인먼트"를 보장하기 위해 12:12의 빛-어두운 주기로 재배된 유전적으로 다루기 쉬운 Synechoccus sp.에 삽입된 루시페라아제 리포터를 사용했다.이 교란 기간 동안 한 세트는 빛에 있고 다른 한 세트는 어둠에 있을 수 있도록 두 세트의 박테리아가 있었다.일단 세균이 정지기에 접어들면 30분마다 5분씩 기록되는 것을 제외하고 균은 일정한 빛을 가진 시험관으로 옮겨져 생체발광도를 측정했다.그들은 생물 발광의 수준이 거의 24시간 동안 순환한다는 것과 두 그룹이 서로 반대되는 상으로 진동한다는 것을 알아냈다.이를 통해 그들은 Synechoccus sp. 게놈이 일주기 시계에 의해 조절된다는 결론을 내렸다. (1)
시험관내 기능
연구되어 온 진핵생물의 일주기 발진기는 약 24시간이 걸리는 주기로 단백질이 자신의 전사를 억제하는 음의 피드백 루프를 사용하여 기능한다.이것은 전사-번역-유래발진기(TTO)로 알려져 있다. (2) 핵이 없다면, 원핵세포는 일주 시간을 유지하는 다른 메커니즘을 가지고 있어야 한다.1998년 이시우라 외 연구진은 이들 3개 단백질의 유전자에 19개의 클럭 돌연변이를 매핑함으로써 KaiABC 단백질 복합체가 시네코커스 내 일주기 음성 피드백 루프의 원인이라는 것을 확인했다.그들은 KaiA, KaiB, KaiC, ATP를 시험관에 생체 내에서 기록된 대략적인 비율로 첨가하여 이를 수행했다.그 후 KaiC 인산화 수준을 측정하여 3사이클 동안 감쇠 없이 일주기 리듬을 보인다는 것을 알아냈다.이 사이클은 온도 보상도 가능했습니다.그들은 또한 KaiA, KaiB, ATP로 돌연변이 KaiC 단백질을 배양하는 실험을 했다.그들은 카이C 인산화 기간이 시아노박테륨의 고유 기간과 대응하는 돌연변이 게놈과 일치한다는 것을 발견했다.이러한 결과는 KaiC 인산화(인산화)가 Synechoccus에서 일주기 리듬 생성의 기초라는 결론을 내리게 했다. (2)
모델 시스템으로서의 시아노박테리아 시계
시아노박테리아는 일주기 리듬을 보여 주는 가장 단순한 유기체이다. (2) (3) 원시성과 단순성은 KaiC 인산화 모델을 일주기 리듬 연구에 귀중한 것으로 만든다.진핵생물 일주기 리듬 발생기 모델보다 훨씬 간단하지만, 원리는 대체로 동일합니다.두 시스템 모두에서 일주기는 세포 내 단백질 간의 상호작용에 의존하며, 이러한 단백질의 유전자가 변이되면 발현 주기가 변화한다. (1) (2) 이 일주기 리듬 생성 모델은 일주기 "진화 생물학" 연구에도 영향을 미친다.시아노박테리아와 이 일주기 시스템의 단순성을 고려할 때, 진핵생물 일주기 발진기는 시아노박테륨에 존재하는 것과 유사한 시스템으로부터 파생된 것으로 추정하는 것이 안전할 수 있다. (1)
레퍼런스
- ^ Beam CE, Saveson CJ, Lovett ST (December 2002). "Role for radA/sms in recombination intermediate processing in Escherichia coli". J. Bacteriol. 184 (24): 6836–44. doi:10.1128/jb.184.24.6836-6844.2002. PMC 135464. PMID 12446634.
- ^ a b Garces RG, Wu N, Gillon W, Pai EF (April 2004). "Anabaena circadian clock proteins KaiA and KaiB reveal a potential common binding site to their partner KaiC". EMBO J. 23 (8): 1688–98. doi:10.1038/sj.emboj.7600190. PMC 394244. PMID 15071498.
- ^ Williams SB, Vakonakis I, Golden SS, LiWang AC (November 2002). "Structure and function from the circadian clock protein KaiA of Synechococcus elongatus: a potential clock input mechanism". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99 (24): 15357–62. doi:10.1073/pnas.232517099. PMC 137721. PMID 12438647.
- ^ Uzumaki T, Fujita M, Nakatsu T, Hayashi F, Shibata H, Itoh N, Kato H, Ishiura M (July 2004). "Crystal structure of the C-terminal clock-oscillator domain of the cyanobacterial KaiA protein". Nat. Struct. Mol. Biol. 11 (7): 623–31. doi:10.1038/nsmb781. PMID 15170179. S2CID 36997475.
- ^ Hitomi K, Oyama T, Han S, Arvai AS, Getzoff E (2005). "Tetrameric architecture of the circadian clock protein KaiB. A novel interface for intermolecular interactions and its impact on the circadian rhythm". J Biol Chem. 280 (19): 19127–35. doi:10.1074/jbc.M411284200. PMID 15716274.
- ^ Pattanayek R, Wang J, Mori T, Xu Y, Johnson CH, Egli M (2004). "Visualizing a circadian clock protein: crystal structure of KaiC and functional insights". Mol Cell. 15 (3): 375–88. doi:10.1016/j.molcel.2004.07.013. PMID 15304218.
