蓝藻昼夜钟的单分子与群体水平振荡
分子网络
2018-03-08 v1 无序系统与神经网络
亚细胞过程
摘要
当三种蓝藻蛋白 KaiA、KaiB 和 KaiC 与 ATP 在体外孵育时，KaiC 六聚体的磷酸化水平呈现约 24 小时周期的稳定振荡。为理解这一 KaiABC 钟机，我们需要分析大量 KaiC 六聚体的宏观同步以及单个 KaiC 分子的微观反应与结构变化。本文中，我们阐释了两个粗粒化理论模型，即多分子（MM）模型和单分子（SM）模型，以弥合宏观与微观理解之间的鸿沟。在这些模型的仿真结果中，ATP 水解驱动单个 KaiC 六聚体的振荡，且 ATP 水解对于大量 KaiC 六聚体振荡的同步是必需的。KaiC 六聚体 CI 结构域中 ADP 结合态寿命的灵敏温度依赖性使振荡周期对温度不敏感。ATP 酶活性与单分子 KaiC 六聚体磷酸化振荡频率相关，这应是观察到的群体水平 ATP 酶活性与磷酸化振荡频率相关性的起源。因此，MM 和 SM 模型的仿真结果表明，在各个 KaiC 六聚体 CI 结构域中随机发生的 ATP 水解是众多 KaiC 六聚体群体振荡行为的关键过程。
引用
@article{arxiv.1803.02585,
title = {Single-molecular and Ensemble-level Oscillations of Cyanobacterial Circadian Clock},
author = {Sumita Das and Tomoki P. Terada and Masaki Sasai},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.02585},
year = {2018}
}