KaiC时钟蛋白的分子进化与计时功能分化研究

《Scientific Reports》：Molecular shape evolution of cyanobacterial circadian clock protein KaiC

　　

摘要

一种原始的时钟蛋白KaiC已分化为自主或被动的计时系统。我们利用X射线溶液散射和结构预测技术，追踪了祖先KaiC的分子形状进化历程，以确定这种分化的时间。结果表明，最古老的KaiC大约在35亿至28亿年前出现，呈适度膨胀且不对称的双环六聚体形式，随后在约10亿年中进化为紧凑且对称的形式，这对于现存蓝藻的自持节律性至关重要。与此同时，最古老的KaiC在约5亿年后分支为由两个六聚体组成的寡聚体。这种原型十二聚体在随后约4亿年中获得了更高的酶活性，并被非蓝藻谱系继承为能够对环境信号快速响应的被动计时器。因此，自最早的KaiC出现以来的约10亿年间，地质波动使KaiCs走向了两种不同的进化途径。