ATP遊離リズムを新規指標とした生物時計の振動子の決定および機能部位の解析

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シアノバクテリアの生物時計分子装置は、時計タンパク質KaiA、KaiB、KaiCの3つから構成されている。これらのタンパク質を試験管内で混合すると、ATP存在下で約24時間周期でKaiCのリン酸化レベルやATPase活性が変動する。これらは、KaiA、KaiB、KaiCの3つが揃わないと観測されない現象のため、KaiABCが時計の最小単位であると考えられる。しかし、私たちは、2021年に、KaiC単独で、KaiCに結合したATPの遊離に振動があることを示した（Mutoh et al., 2021）。これは、KaiAやKaiBがなくてもKaiC単独で振動機能を有することを示している。そこで、本研究では、KaiCが時計の振動子であることを示し、ATP遊離のリズムと時計の関連性を明らかにする。これまでに、KaiCに変異を入れると様々な周期変異体（長周期、短周期、無周期、アリズミックなど）が発見されている（Ishiura et al., 1998）。これらの周期変異体を用いて、ATP遊離リズムと周期変異体に相関があるのか否かを調べた。その結果、ATP遊離の周期（遊離する時間帯）とin vivoで観測される周期には直接的な相関はなさそうであった。in vivoでは、kaiCだけではなく、kaiAやkaiB、さらには時計関連タンパク質が関わってリズムを生み出している。kaiCに変異が入ることで周期に異常が出るのは明らかであるが、その周期を決定する機構は、KaiCではなくその下流にあるのではないかと考えられる。