地球的每日旋转周期是在原子水平上

 

按照环境中的日变化（尤其是光的强度和温度）地球绕其轴线每日旋转，许多生物调节它们的生物活性，以确保最佳的健康和效率。生物钟机制，是生物体调节其生物活性的定时。该时钟的周期被设置为约24小时。在生物从细菌到哺乳动物广泛研究调查的生物钟。因此，生物时钟和多种疾病之间的关系已被澄清。不过，目前还不清楚24小时昼夜规律的事实。

 

上面提到的研究小组用蓝藻解决了这个问题。蓝藻生物钟可以通过混合三种时钟蛋白（KAIA，KaiB和KaiC）和ATP重建。2007年公布的一项研究表明，KaiC ATP酶活性，介导的ATP水解反应，强烈与昼夜周期有关。该研究的结果表明，KaiC的功能结构可以是负责确定昼夜的规律。

 

KaiC ATP酶活性表现出KAIA和KaiB蛋白存在强大昼夜振荡。在此处报道的研究中，KaiC ATP酶活性的时间甚至在没有KAIA和KaiB展出同一个衰减和摆动分量。仔细分析发现，该信号的频率为0.91天到1天，其中大约有24小时的时间相吻合。因此，KaiC是一个稳定的周期，调与地球每天自转周期相同。

 

以确定的因果结构因素，KaiC的N-terminal结构域被使用高分辨率晶体进行分析。所得的原子结构揭示KaiC的速度相对慢于其它ATP酶的潜在原因。“一个水分子被防止攻击到用于ATP水解由邻近的ATP磷酰基空间位阻提供了理想的位置。另外，这种障碍确实决定了组成多肽异构衍生的弹簧状结构”，Dr. Jun Abe阐述说。“ATP的水解，这涉及一个水分子的访问绑定ATP和反向多肽的异构化，预计需要自由酶比典型ATP水解明显用量要大，因此，本研究解释了发现在三维原子结构为什么KaiC的ATP酶活性是如此之低（由100至百万倍）比典型ATP酶的分子。”

 

生物钟的周期是独立的环境温度，这种现象被称为温度补偿。一个KaiC分子由六个相同的亚基，每片含重复结构域的一系列ATP酶基序。不对称原子调节由上述机制决定了维持ATP酶活性在恒定低水平的反馈机制。这项研究的作者发现，地球的每日旋转周期（24小时）为该蛋白质结构反馈机制的时间常数。

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