Cyanobacterial clock proteins
મોલેક્યુલર બાયોલોજીમાં, સાયનોબેક્ટેરિયલ ક્લોક પ્રોટીન સાયનોબેક્ટેરિયામાં મુખ્ય સર્કેડિયન રેગ્યુલેટર છે. સાયનોબેક્ટેરિયલ ક્લોક પ્રોટીનમાં ત્રણ પ્રોટીન હોય છેઃ KaiA, KaiB અને KaiC. કાઈએબીસી સંકુલ પ્રમોટર-બિન-વિશિષ્ટ ટ્રાન્સક્રિપ્શન રેગ્યુલેટર તરીકે કામ કરી શકે છે જે સંભવતઃ રંગસૂત્રના સંકોચનની સ્થિતિ પર કામ કરીને ટ્રાન્સક્રિપ્શનને દબાવી દે છે. આ સંકુલ કાઈએબીસી ઓપેરોનમાંથી વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. આ પણ જુઓઃ બેક્ટેરિયલ સર્કેડિયન લય સંકુલમાં, કાઈએ કાઈસીના ફોસ્ફોરાયલેશનની સ્થિતિને વધારે છે. તેનાથી વિપરીત, સંકુલમાં કાઈબીની હાજરી કાઈસીની ફોસ્ફોરાયલેશનની સ્થિતિને ઘટાડે છે, જે સૂચવે છે કે કાઈબી કાઈએ અને કાઈસી વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો વિરોધ કરીને કાર્ય કરે છે. કાઈએની પ્રવૃત્તિ કાઈબીસી અભિવ્યક્તિને સક્રિય કરે છે, જ્યારે કાઈસી તેને દબાવે છે. કાઈસી પરિવારમાં પણ આરએડીએ/એસએમએસ છે, જે અત્યંત સંરક્ષિત યુબેક્ટેરિયલ પ્રોટીન છે જે આરસીએ સ્ટ્રાન્ડ ટ્રાન્સફરેઝ અને લોન પ્રોટીઝ બંને સાથે અનુક્રમ સમાનતા ધરાવે છે. આર. એ. ડી. એ./એસ. એમ. એસ. પરિવાર સંભવિત એ. ટી. પી.-આધારિત પ્રોટીઝ છે જે પ્રોટીન, પેપ્ટાઇડ્સ, ગ્લાયકોપેપ્ટાઇડ્સના ડી. એન. એ. સમારકામ અને અધોગતિ બંનેમાં સામેલ છે. તેમને નોન-પેપ્ટિડેઝ હોમોલોગ્સ અને MEROPS પેપ્ટિડેઝ ફેમિલી S16 (લોન પ્રોટીઝ ફેમિલી, ક્લેન SJ) માં બિન-નિયુક્ત પેપ્ટિડેઝ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવ્યા છે. આર. એ. ડી. એ./એસ. એમ. એસ. પુનઃસંયોજન અને પુનઃસંયોજન સમારકામમાં સામેલ છે, જેમાં મોટે ભાગે શાખાઓવાળા ડી. એન. એ. અણુઓ અથવા અવરોધિત પ્રતિકૃતિ કાંટાના સ્થિરીકરણ અથવા પ્રક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે કારણ કે તે આર. ઈ. સી. જી. અને આર. યુ. વી. એ. બી. સી. સાથે આનુવંશિક અતિરેક ધરાવે છે. સંરચના કાઈએ મોનોમરની એકંદર ગડી ચાર-હેલિક્સ બંડલની હોય છે, જે જાણીતા માળખામાં ડાઇમર બનાવે છે. કાઈએ હોમોડિમર તરીકે કાર્ય કરે છે. દરેક મોનોમર ત્રણ કાર્યાત્મક ડોમેન્સથી બનેલું છેઃ એન-ટર્મિનલ એમ્પ્લીટ્યુડ-એમ્પ્લીફાયર ડોમેન, સેન્ટ્રલ પિરિયડ-એડજસ્ટર ડોમેન અને સી-ટર્મિનલ ક્લોક-ઓસિલેટર ડોમેન. સાયનોબેક્ટેરિયામાંથી કાઇએનું એન-ટર્મિનલ ડોમેન સ્યુડો-રીસીવર ડોમેન તરીકે કામ કરે છે, પરંતુ રિસ્પોન્સ રેગ્યુલેટર્સમાં ફોસ્ફોટ્રાન્સફર માટે જરૂરી સંરક્ષિત એસ્પાર્ટિલ અવશેષોનો અભાવ છે. સી-ટર્મિનલ ડોમેન ડાઇમરની રચના માટે જવાબદાર છે, કાઈસી સાથે બંધનકર્તા છે, કાઈસી ફોસ્ફોરાયલેશનને વધારે છે અને સર્કેડિયન ઓસિલેશન પેદા કરે છે. એનાબેના એસપીમાંથી કાઈએ પ્રોટીન. (તાણ પીસીસી 7120) માં એન-ટર્મિનલ ચેવાય જેવા ક્ષેત્રનો અભાવ છે. કાઈબી આલ્ફા-બીટા મીન્ડર મોટિફ અપનાવે છે અને તે ડાયમર અથવા ટેટ્રામર હોવાનું જોવા મળે છે. કાઈસી પ્રોટીનના મોટા પરિવાર સાથે સંબંધિત છે; તે ઓટોફોસ્ફોરાયલેશન કરે છે અને તેના પોતાના ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ રિપ્રેસર તરીકે કામ કરે છે. તે એટીપીને જોડે છે. વૈકલ્પિક વ્યવસ્થા શોધનો ઇતિહાસ આ સજીવોમાં ન્યુક્લિયસના અભાવને કારણે, સાયનોબેક્ટેરિયા સર્કેડિયન લયને વ્યક્ત કરી શકશે કે નહીં તે અંગે શંકા હતી. કોન્ડો એટ અલ. સાયનોબેક્ટેરિયામાં હકીકતમાં સર્કેડિયન લય હોય છે તે નિશ્ચિતપણે દર્શાવનારા સૌપ્રથમ હતા. 1993 ના પ્રયોગમાં, તેઓએ આનુવંશિક રીતે ટ્રેક્ટેબલ સિનેકોકોકસ એસપી. માં દાખલ કરેલા લ્યુસિફેરેઝ રિપોર્ટરનો ઉપયોગ કર્યો હતો, જે "પ્રવેશ" સુનિશ્ચિત કરવા માટે 12:12 પ્રકાશ-શ્યામ ચક્રમાં ઉગાડવામાં આવ્યો હતો. બેક્ટેરિયાના બે સમૂહ હતા જેથી એક પ્રકાશમાં હતો જ્યારે બીજો આ પ્રવેશ સમયગાળા દરમિયાન અંધારામાં હતો. એકવાર બેક્ટેરિયા સ્થિર તબક્કામાં પ્રવેશી ગયા પછી, તેમને સતત પ્રકાશમાં રાખવામાં આવેલી ટેસ્ટ ટ્યુબમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવ્યા હતા, સિવાય કે દર 30 મિનિટમાં 5-મિનિટની રેકોર્ડિંગ અવધિ, જેમાં ટ્યુબને તેમના બાયોલ્યુમિનેસન્સના સ્તરને માપવા માટે અંધારામાં રાખવામાં આવી હતી. તેમને જાણવા મળ્યું કે બાયોલ્યુમિનેસન્સનું સ્તર લગભગ 24 કલાકના સમયગાળામાં ચક્રાકાર થયું હતું અને બંને જૂથો વિરુદ્ધ તબક્કાઓ સાથે દોલન કરતા હતા. આનાથી તેઓ એવા નિષ્કર્ષ પર પહોંચ્યા કે સિનેકોકોકસ એસપી. જીનોમનું નિયમન સર્કેડિયન ઘડિયાળ દ્વારા કરવામાં આવતું હતું. (1) ફંક્શન ઇન વિટ્રો યુકેરીયોટ્સમાં સર્કેડિયન ઓસિલેટર કે જેનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે તે નકારાત્મક પ્રતિસાદ લૂપનો ઉપયોગ કરીને કાર્ય કરે છે જેમાં પ્રોટીન લગભગ 24 કલાકના ચક્રમાં તેમના પોતાના અનુલેખનને અટકાવે છે. આને ટ્રાન્સક્રિપ્શન-ટ્રાન્સલેશન-ડિરાઇવ્ડ ઓસિલેટર (ટી. ટી. ઓ.) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. (2) ન્યુક્લિયસ વિના, પ્રોકેરીયોટિક કોષોમાં સર્કેડિયન સમય જાળવવાની એક અલગ પદ્ધતિ હોવી જોઈએ. 1998 માં, ઇશિઉરા એટ અલ. આ ત્રણ પ્રોટીન માટેના જનીનોમાં 19 ક્લોક મ્યુટન્ટ્સને મેપિંગ કરીને નક્કી કરવામાં આવ્યું કે કાઈએબીસી પ્રોટીન સંકુલ સિનેકોકોકસમાં સર્કેડિયન નેગેટિવ ફીડબેક લૂપ માટે જવાબદાર હતું. (3) 2005માં નાકાજિમા અને અન્યો દ્વારા કરવામાં આવેલ એક પ્રયોગ, ઈન વિટ્રોમાં સિનેકોકોકસ કાઈએબીસી સંકુલના સર્કેડિયન ઓસિલેશનનું પ્રદર્શન કરવામાં સક્ષમ હતો. તેઓએ વિવોમાં નોંધાયેલા અંદાજિત ગુણોત્તરમાં ટેસ્ટ ટ્યુબમાં કાઈએ, કાઈબી, કાઈસી અને એટીપી ઉમેરીને આ કર્યું. ત્યારબાદ તેઓએ કે. એ. સી. ફોસ્ફોરાયલેશનનું સ્તર માપ્યું અને જાણવા મળ્યું કે તે ભીનાશ વિના ત્રણ ચક્ર માટે સર્કેડિયન લયબદ્ધતાનું પ્રદર્શન કરે છે. આ ચક્ર તાપમાનની ભરપાઈ પણ કરતું હતું. તેમણે કાઈએ, કાઈબી અને એટીપી સાથે ઉત્પરિવર્તી કાઈસી પ્રોટીનનું સેવન કરવાનું પણ પરીક્ષણ કર્યું હતું. તેમને જાણવા મળ્યું કે કાઈસી ફોસ્ફોરાયલેશનનો સમયગાળો સાયનોબેક્ટેરિયમના આંતરિક સમયગાળાને અનુરૂપ મ્યુટન્ટ જીનોમ સાથે મેળ ખાય છે. આ પરિણામો તેમને એવા નિષ્કર્ષ પર લઈ ગયા કે કાઈસી ફોસ્ફોરાયલેશન એ સિનેકોકોકસમાં સર્કેડિયન લય પેઢી માટેનો આધાર છે. (2) સાયનોબેક્ટેરિયલ ઘડિયાળો આદર્શ પ્રણાલીઓ તરીકે સાયનોબેક્ટેરિયા એ સૌથી સરળ સજીવો છે જે સર્કેડિયન લય દર્શાવતા જોવા મળ્યા છે. (2) (3) મૌલિકતા અને સરળતા કાઈસી ફોસ્ફોરાયલેશન મોડેલને સર્કેડિયન લય સંશોધન માટે અમૂલ્ય બનાવે છે. જ્યારે તે યુકેરીયોટિક સર્કેડિયન લય જનરેટર માટેના નમૂનાઓ કરતાં ઘણું સરળ છે, ત્યારે સિદ્ધાંતો મોટે ભાગે સમાન છે. બંને પ્રણાલીઓમાં સર્કેડિયન સમયગાળો કોષની અંદર પ્રોટીન વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા પર આધારિત હોય છે, અને જ્યારે તે પ્રોટીન માટેના જનીનોમાં પરિવર્તન થાય છે, ત્યારે વ્યક્ત સમયગાળો બદલાય છે. (1) (2) સર્કેડિયન લય પેઢીનું આ મોડેલ સર્કેડિયન "ઉત્ક્રાંતિ જીવવિજ્ઞાન" ના અભ્યાસ માટે પણ અસર કરે છે. સાયનોબેક્ટેરિયા અને આ સર્કેડિયન સિસ્ટમની સરળતાને જોતાં, એવું માનવું સલામત હોઈ શકે છે કે યુકેરીયોટિક સર્કેડિયન ઓસિલેટર સાયનોબેક્ટેરિયમમાં હાજર સમાન સિસ્ટમમાંથી મેળવવામાં આવે છે. (1) સંદર્ભો પ્રોટીન ક્ષેત્રો