پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری

نتایج حاصل از این تحقیق، به درک روند تعیین دوره شبانه‌روزی و طرز کار مولکولی ساعت زیستی کمک خواهد کرد. این دانش ممکن است منجر به توسعه روش‌های درمانی برای اختلالات ناشی از رفتار دوره‌ای غیرطبیعی شود.
نتایج این تحقیق به‌صورت آنلاین در 25 ژوئن 2015 در ScienceExpress، نسخه الکترونیکی نشریه علوم، منتشر شده‌است.
با توجه به تغییرات روزانه در محیط (به‌ویژه شدت نور و دما) ناشی از چرخش روزانه زمین به دور محور خود، بسیاری از موجودات فعالیت‌های زیستی خود را جهت بازده بیشتر تنظیم می‌کنند. ساعت زیستی به ساختمانی اطلاق می‌شود که موجودات زنده، به‌وسیله آن زمان‌بندی فعالیت‌های زیستی خود را تنظیم می‌کنند. دوره این ساعت روی حدود 24 ساعت تنظیم ‌شده‌است. طیف گسترده‌ای از مطالعات به بررسی ساعت زیستی در موجوداتی اعم از باکتری‌ها تا پستانداران پرداخته‌اند. درنتیجه، رابطه بین ساعت زیستی و بیماری‌های متعددی روشن شده‌است؛ بااین‌حال، هنوز معلوم نیست که چگونه دوره شبانه‌روزی 24 ساعته اجرا می‌شود.
این گروه تحقیقاتی با استفاده از سیانوباکتری‌ها به این سؤال پاسخ دادند. ساعت شبانه‌روزی سیانوباکتری‌ها را می‌توان با مخلوط کردن سه پروتئین (KaiA ، KaiB و KaiC) و ATP بازسازی کرد. یک مطالعه در سال 2007 نشان داد که فعالیت KaiC ATPase که در واکنش آبکافت ATP نقش دارد، به‌شدت با دوره تناوب شبانه‌روزی در ارتباط است. نتایج این مطالعه نشان داد که ساختار KaiC می‌تواند مسئول تعیین دوره شبانه‌روزی باشد.
فعالیت KaiC ATPase در حضور و غیاب پروتئین KaiA و KaiB نشانگر نوسان و ضعف دوره شبانه‌روزی بود؛ بنابراین، KaiC منبع یک چرخه ثابت است که در هماهنگی با چرخش روزانه زمین است.
KaiC و دیگر مولکول‌های پروتئین قادر به حرکت در مقیاس‌های زمانی کوتاه می‌باشند. این مطالعه اولین نمایشِ در سطح اتمی را فراهم کرده که مولکول‌های پروتئین می‌توانند با تنظیم ساختار مولکولی، دوره 24 ساعته تولید کنند. این واقعیت که یک مولکول آب، ATP، زنجیره پلی‌پپتیدی و سایر اجزاء زیستی جهان در این فرایند نقش دارند، نشان می‌دهد که انسان و سایر موجودات پیچیده نیز ممکن است یک ماشین مولکولی مشابه داشته‌باشند. در محیط شلوغ درون‌سلولی که شامل سیگنال‌های مولکولی بی‌شماری است، KaiC با استفاده از مقدار کمی از انرژی تولیدشده از طریق مصرف ATP، نوساناتی نشان می‌دهد. این فرایند هوشمندانه می‌تواند الهام‌بخش توسعه فرآیندهای شیمیایی بسیار کارآمد و پایدار و پردازش اطلاعات مبتنی بر سیستم‌های مولکولی باشد.