Complex Allosteric Regulations in Clock Proteins

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時計タンパク質KaiCは、C1およびC2という2つのドメインで異なる二種類の化学反応を触媒し、シアノバクテリアの概日リズムを生み出している。C1はアデノシン３リン酸（ATP）を加水分解することでリズムの周期を決定しており、C2はS431・T432をリン酸化・脱リン酸化するサイクル反応によってリズムを生み出している。C1とC2は触媒反応に応じてそれぞれ構造変化を繰り返し、しかもそれを互いに協同的に相互作用させることで、分子全体にわたるアロステリックな運動を生み出しており、これが概日リズムの起源となっている。異なる触媒作用をもつ2つのドメインにまたがる複雑なアロステリック運動を捉えるために、KaiCに結合して作用する低分子化合物をスクリーニングした。KaiCの概日リズムを速めたり（短周期化作用）、遅くしたり（長周期化作用）、止めてしまう（阻害作用）化合物を見出した。これらの化合物は、上記のC1-C2アロステリック運動のいずれかの過程に選択的に作用していると考えられる。こうした化合物の作用メカニズムを明らかにし、C1-C2アロステリック運動の主要なステップを捉えるために、スクリーニングによって得られた化合物を添加したKaiC結晶を得た。