В молекулярной биологии белки цианобактериальных часов являются основным циркадным регулятором у цианобактерий . Белки часов цианобактерий состоят из трех белков: KaiA , KaiB и KaiC . Комплекс kaiABC может действовать как промотор -неспецифический регулятор транскрипции , который подавляет транскрипцию , возможно , воздействуя на состояние компактизации хромосом . Этот комплекс экспрессируется опероном KaiABC .
В комплексе KaiA усиливает статус фосфорилирования kaiC. Напротив, присутствие kaiB в комплексе снижает статус фосфорилирования kaiC, указывая тем самым, что kaiB действует путем противодействия взаимодействию между kaiA и kaiC. Активность KaiA активирует экспрессию kaiBC, тогда как KaiC подавляет ее.
Также в семейство KaiC входит RadA/Sms, высококонсервативный эубактериальный белок, который имеет сходство последовательностей как с трансферазой цепи RecA , так и с lon-протеазой . Семейство RadA/Sms — вероятные АТФ-зависимые протеазы, участвующие как в репарации ДНК, так и в деградации белков, пептидов , гликопептидов . Они классифицируются как непептидазные гомологи и неназначенные пептидазы в семействе пептидаз S16 MEROPS (семейство lon-протеаз, клан SJ). RadA/Sms участвует в рекомбинации и рекомбинационной репарации, скорее всего, включая стабилизацию или процессинг разветвленных молекул ДНК или заблокированных вилок репликации из-за его генетической избыточности с RecG и RuvABC. [1]
Общая складка мономера KaiA представляет собой пучок из четырех спиралей , который образует димер в известной структуре . [2] KaiA функционирует как гомодимер . Каждый мономер состоит из трех функциональных доменов : N-концевого домена усилителя амплитуды, центрального домена регулятора периода и C-концевого домена тактового генератора. N-концевой домен KaiA цианобактерий действует как псевдорецепторный домен, но в нем отсутствует консервативный аспартильный остаток, необходимый для фосфопереноса в регуляторах ответа. [3] С-концевой домен отвечает за образование димера, связывание с KaiC, усиление фосфорилирования KaiC и генерацию циркадных колебаний . [4] Белок KaiA Anabaena sp. (штамм PCC 7120) лишен N-концевого CheY-подобного домена.
KaiC принадлежит к более широкому семейству белков ; он осуществляет аутофосфорилирование и действует как собственный репрессор транскрипции . Он связывает АТФ . [6]
Из-за отсутствия ядра у этих организмов возникли сомнения относительно того, смогут ли цианобактерии выражать циркадные ритмы. Кондо и др. были первыми, кто окончательно продемонстрировал, что у цианобактерий действительно есть циркадные ритмы. В эксперименте 1993 года они использовали репортер люциферазы , вставленный в генетически поддающийся распознаванию Synechococcus sp., который выращивался в цикле света и темноты 12:12, чтобы обеспечить «увлечение». В течение этого периода увлечения существовало два набора бактерий, один из которых находился на свету, а другой – в темноте. Как только бактерии вступали в стационарную фазу, их переносили в пробирки, хранившиеся при постоянном освещении, за исключением 5-минутных периодов записи каждые 30 минут, во время которых пробирки держали в темноте для измерения уровня их биолюминесценции . Они обнаружили, что уровень биолюминесценции циклически меняется примерно в течение 24 часов, и что обе группы колеблются с противоположными фазами. Это привело их к выводу, что Synechococcus sp. геном регулировался циркадными часами. (1)