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刘森博士课题组在生物钟分子机制研究上取得重要进展
[ 录入者:admin | 时间:2016-04-27 10:57:52 | 作者: | 来源: | 浏览:8174次 ]

                                                                刘森博士课题组在生物钟分子机制研究上取得重要进展

 

          近期,本实验室刘森教授课题组在生物钟研究领域取得重要研究进展,相关论文在Nature旗下期刊Scientific Reports (影响因子5.578; JCR 2)上发表(http://www.nature.com/articles/srep25129)。本工作第一作者为2015年毕业的硕士研究生董佩。华中农业大学易鸣教授课题组也参与了合作研究。

 

          为适应地球自转产生的昼夜变化及相应的环境变化,地球上的绝大多数生物在进化过程中都产生了周期约为24小时的昼夜节律。昼夜节律与生物的进化优势、人类的健康、肿瘤的发生和治疗等都息息相关。因此,昼夜节律的分子机制研究是一个重要的前沿研究领域。昼夜节律的核心调控元件,是生物钟(或昼夜节律振荡器)。

 

         很长一段时间,科研人员认为在所有生物尤其是高等生物体内,生物钟都必须包含转录和翻译水平的调控,即存在转录-翻译负反馈环(transcriptional-translational feedback loop; TTFL)。但是2011年及2012年在Nature上的三篇研究工作,证明在人体以及几乎所有形式的生物体内,都存在不依赖转录和翻译水平调控(non-TTFL)的生物钟。然而,目前我们对这些non-TTFL生物钟的分子机制还并不清楚。

 

         蓝藻的KaiABC生物钟体系,是最早证实的一个non-TTFL生物钟体系,也是目前唯一组成明确且能在试管中进行功能重组的生物钟体系。刘森课题组以该体系为模型,研究了KaiAKaiC蛋白之间的相互作用及其对该生物钟体系的影响。通过综合利用生物信息学、计算生物学、蛋白质突变研究、分子生物学、分子动力学模拟、数学建模等研究手段,刘森课题组发现KaiAKaiC之间存在一个动态的相互作用过程。在这个过程中,KaiA在结构上发生了构象选择以及诱导契合,而KaiC末端的一段固有无序序列也在结合过程中发生了巨大的构象变化。这一动态相互作用的结果,是使KaiAKaiC间的相互作用特异性和亲和力都大大提高,保证了KaiABC生物钟的功能形成以及其“鲁棒性”。该研究工作对研究生物钟的形成、分子机制和动力学等都具有重要意义。

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