Циркадные колебания цианобактерий могут сохраняться без белка KaiA

Циркадные ритмы, регулирующие циклы сна и бодрствования, существуют не только у человека, но и у других организмов, включая цианобактерии. У этих бактерий три белка — KaiA, KaiB и KaiC — работают как шестерёнки часов, создавая ритмы. Считалось, что все три белка необходимы для работы циркадных часов, а отсутствие KaiA полностью останавливает колебания.

Однако новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показало, что у цианобактерии Synechococcus elongatus в отсутствие белка KaiA всё же наблюдаются затухающие, низкоамплитудные циркадные колебания.

Профессор Хидео Ивасаки из Университета Васэда, ведущий автор работы, впервые зафиксировал такие слабые ритмы более 20 лет назад, но тогда это сочли несоответствием. Повторное наблюдение этих колебаний аспирантом в его лаборатории заставило команду детально изучить феномен.

Исследователи использовали метод биолюминесцентного репортера для мониторинга ритмов и установили, что эти затухающие колебания могут резонировать с внешними циклами длительностью 24–26 часов. Это означает, что их естественная частота близка к циркадным часам, и в условиях смены дня и ночи они теоретически могут регулировать активность клеток.

Профессор Ивасаки предполагает, что циркадные часы, возможно, эволюционировали не сразу как автономная система, а постепенно — из подобных низкоамплитудных колебаний. Это подтверждается тем, что некоторые цианобактерии в природе не имеют гена kaiA.

Исследование открывает путь к изучению роли затухающих колебаний. Если подобные механизмы есть у высших растений и млекопитающих, управление циркадными ритмами может стать более точным за счёт использования резонанса с такими колебаниями.