シアノバクテリア概日時計の転写翻訳フィードバックループの総合的理解

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シアノバクテリアの概日時計は3種類の時計タンパク質KaiA、KaiB、KaiCで構成されている。シアノバクテリアの概日リズムはKaiCのリン酸化振動と転写翻訳フィードバックが共役することにより生じると考えられている。KaiCの二箇所のリン酸化残基をグルタミン酸に置換したkaiC[EE]変異体はリン酸化振動が停止しているにも関わらず約48時間周期の転写リズムを示す。kaiC[EE]変異体がリズムを刻むためには転写翻訳フィードバックループが必要であることが昨年度に確認できたため、この変異体に着目して解析を進めている。KaiC[EE]を試験管内でKaiA、KaiBと混合してもリズムは検出されなかったが、KaiAの濃度に応じてKaiC[EE]のATPase活性や複合体の状態が変化することを明らかにした。KaiAの細胞内発現量を任意に制御するため、リボスイッチを活用しKaiAを定量的に誘導できる系を開発した。kaiC[EE]背景ではKaiA発現量に応じてリズムの周期や波形が変わりやすいこと、つまりリン酸化振動がないとKaiA量の変化に対するロバスト性が低くなることがわかった。またkaiC[EE]変異体の約48時間周期のリズムには内在性のkaiAプロモーターの調節機構が必要となる可能性が出てきた。kaiAの発現制御はコア・オシレーターの機能にはマイナーな影響しか想定されていなかったが、リン酸化振動を欠く条件では一定の機能を担う可能性がある。