Por supuesto, hay cientos de enzimas frías, pero siempre me han gustado las proteínas del reloj del oscilador Kai .
Hay muchos relojes circadianos en diferentes organismos, pero uno de los más sencillos y sucintos es el reloj Kai en cianobacterias. Está formado por tres proteínas: KaiA, KaiB y KaiC, que se combinan para formar un complejo. La interacción de estas proteínas crea un oscilador dependiente del tiempo muy específico, que sirve para actuar como un reloj molecular.
Actúan a través de una serie de pasos específicos que implican la fosforilación y desfosforilación de KaiC. Los principales puntos a tener en cuenta son:
- KaiC se puede fosforilar en dos residuos específicos (S431 y T432)
- KaiA promueve la auto-fosforilación de KaiC. Esto ocurre durante el “día”
- KaiB actúa para inhibir a KaiA
- Por lo tanto, KaiB promueve la autodesfosforilación de KaiC. Esto sucede durante la “noche”
El resultado de estas reacciones específicas es crear un ciclo de promoción / inhibición increíblemente bien equilibrado que se repite cada 24 horas. La siguiente figura con suerte aclara esto un poco:
Fuente de la imagen [1]
Leyenda de la figura original
Las oscilaciones ocurren porque la forma de KaiC fosforilada con Ser431 promueve su propia producción de KaiC fosforilada tanto en Ser431 como en Thr432 a través de un circuito de retroalimentación doble negativo que implica el secuestro de KaiA. KaiA libre promueve la fosforilación de KaiC e inhibe la desfosforilación.
Esto fue reconstituido in vitro recientemente, lo que da algunos datos realmente buenos, como este hermoso Ensayo de fosforilación KaiC en función del tiempo (con cantidades variables de un dominio KaiA).
Fuente de la imagen [2]
Pero lo que es realmente genial acerca de esto, es que la proteína KaiB sufre cambios morfológicos masivos para unirse a KaiC, pasando de una forma de \ beta \ alpha \ beta \ beta \ alpha \ beta a una \ beta \ alpha \ beta \ beta \ beta \ beta . Observe la reversión completa de la última mitad de la proteína. Esto se ve así:
Fuente de la imagen [2]
Esta es la misma proteína, pero ha sufrido un cambio importante en la estructura secundaria para unirse a KaiC de una manera dependiente del tiempo.
Así que este es un pequeño complejo de proteína muy simple, que permite el seguimiento de los ciclos circadianos simplemente mediante una cinética enzimática altamente controlada.
Referencias
[1] Los cambios impulsados por la luz en el metabolismo de la energía atrapan directamente al oscilador circadiano cianobacteriano.
[2] Ritmos circadianos. Un interruptor de plegamiento de proteínas se une al oscilador circadiano a la salida del reloj en cianobacterias.
