生物时计の周期が约24时间を保つ不思议 温度変化の下で一定に概日リズムを保つメカニズムの発见
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ヒトからバクテリアまで、多くの生物は体内に约24时间周期の时计を持っています。「概日リズム」と呼ばれるこの周期は、特定のタンパク质が繰り返す一连の化学反応で生み出されているのですが、実は、ここに数十年来の大きな谜があります。
それは、一般に化学反応は温度が高くなると反応速度が速くなるのに、なぜ、概日リズムの周期は温度変化によらず约24时间に保たれるのか、という问题です。以前は、生物の体が何か复雑で特别な仕组みを备えているからだと考えられていましたが、最近になって、试験管の中にたった3种类の特定のタンパク质を入れただけでも、温度に影响されない概日リズムを再现できることがわかり、谜は深まるばかりでした。
今回、东京大学大学院総合文化研究科の金子邦彦教授と畠山哲央（博士学生）は、とてもシンプルな仕组みで、概日リズムの一定性を説明することに成功しました。
彼らは、化学反応で使用できる酵素の量に注目しました。温度が高くなると、酵素と结合しやすい状态にあるタンパク质の割合が上がります。ただし、酵素全体の量は一定であるため酵素の取り合いとなり、使用できる酵素の量が减ってしまいます。金子教授らは计算机シミュレーションにより、温度による反応速度の上昇を、酵素の减少分がちょうど打ち消し、システム全体では、概日リズムが一定に保たれることを示しました。
この仕组みは、一连の化学反応の各ステップで同じ酵素を用いるシステムであれば成り立ちます。本成果は、概日リズムだけに限らず、外环境の変化のもとで生物が生体机能を维持していける仕组みに関わる一般原理につながる重要な键となるかもしれません。
（広報室 南崎 梓， ユアン?マッカイ）
论文情报
Kunihiko Kaneko, Tetsuhiro Hatakeyama“Generic temperature compensation of biological clocks by autonomous regulation of catalyst concentration”
Proceeding of the National Academy of Sciences of the USA, doi:10.1073/pnas.1120711109
