藍(lán)細(xì)菌生物鐘調(diào)控機(jī)制研究獲進(jìn)展----中國(guó)科學(xué)院

加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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藍(lán)細(xì)菌生物鐘調(diào)控機(jī)制研究獲進(jìn)展

2024-12-18 青島生物能源與過(guò)程研究所

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藍(lán)細(xì)菌生物鐘是目前唯一可將整個(gè)生物鐘在活體外重建的生物鐘系統(tǒng)且相對(duì)較為簡(jiǎn)單。藍(lán)細(xì)菌生物鐘主要由KaiA、KaiB和KaiC三種核心蛋白質(zhì)以及SasA、CikA和RpaA三種信號(hào)傳導(dǎo)分子協(xié)調(diào)調(diào)控。

近期，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所、美國(guó)芝加哥大學(xué)、美國(guó)加利福尼亞大學(xué)莫賽德分校和戴維斯分校的研究人員合作發(fā)現(xiàn)，溫度能夠改變KaiB蛋白構(gòu)象的分布情況。在低溫條件下，KaiB主要呈現(xiàn)激發(fā)態(tài)的KaiB構(gòu)象；而在高溫條件下，KaiB主要采用基態(tài)的KaiB構(gòu)象。這表明，KaiB可以通過(guò)自身構(gòu)象的轉(zhuǎn)換來(lái)感知外界溫度變化，從而調(diào)控生物鐘。進(jìn)一步，該研究利用核磁共振技術(shù)發(fā)現(xiàn)，脯氨酸的順反異構(gòu)化是KaiB構(gòu)象轉(zhuǎn)換的限速步驟。研究通過(guò)理論計(jì)算模擬解析了KaiB構(gòu)象轉(zhuǎn)換的分子機(jī)制。

相關(guān)研究成果以Temperature-Dependent Fold-Switching Mechanism of the Circadian Clock Protein KaiB為題，發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。

論文鏈接

藍(lán)細(xì)菌生物鐘調(diào)控機(jī)制研究獲進(jìn)展

藍(lán)細(xì)菌作為光能驅(qū)動(dòng)的合成生物學(xué)重要底盤細(xì)胞，是捕獲和轉(zhuǎn)化二氧化碳的重要微生物。藍(lán)細(xì)菌能夠利用光能將二氧化碳高效轉(zhuǎn)化為高附加值的生物基產(chǎn)品。生物鐘通過(guò)調(diào)控藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞的分裂和增殖、基因表達(dá)、重要代謝途徑、代謝產(chǎn)物的分布及固氮固碳等生化過(guò)程，影響藍(lán)細(xì)菌作為光驅(qū)生物合成細(xì)胞工廠的開發(fā)效率。因此，研究藍(lán)細(xì)菌生物鐘調(diào)控機(jī)制具有較高的科學(xué)研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。藍(lán)細(xì)菌生物鐘是目前唯一可將整個(gè)生物鐘在活體外重建的生物鐘系統(tǒng)且相對(duì)較為簡(jiǎn)單。藍(lán)細(xì)菌生物鐘主要由KaiA、KaiB和KaiC三種核心蛋白質(zhì)以及SasA、CikA和RpaA三種信號(hào)傳導(dǎo)分子協(xié)調(diào)調(diào)控。近期，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所、美國(guó)芝加哥大學(xué)、美國(guó)加利福尼亞大學(xué)莫賽德分校和戴維斯分校的研究人員合作發(fā)現(xiàn)，溫度能夠改變KaiB蛋白構(gòu)象的分布情況。在低溫條件下，KaiB主要呈現(xiàn)激發(fā)態(tài)的KaiB構(gòu)象；而在高溫條件下，KaiB主要采用基態(tài)的KaiB構(gòu)象。這表明，KaiB可以通過(guò)自身構(gòu)象的轉(zhuǎn)換來(lái)感知外界溫度變化，從而調(diào)控生物鐘。進(jìn)一步，該研究利用核磁共振技術(shù)發(fā)現(xiàn)，脯氨酸的順反異構(gòu)化是KaiB構(gòu)象轉(zhuǎn)換的限速步驟。研究通過(guò)理論計(jì)算模擬解析了KaiB構(gòu)象轉(zhuǎn)換的分子機(jī)制。相關(guān)研究成果以Temperature-Dependent Fold-Switching Mechanism of the Circadian Clock Protein KaiB為題，發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。論文鏈接藍(lán)細(xì)菌生物鐘調(diào)控機(jī)制研究獲進(jìn)展

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