Tres proteínas de una cianobacteria mantienen en un tubo un ritmo de un día
Tres proteínas de una cianobacteria, con ATP en un tubo, mantienen un ritmo de cerca de un día. No hace falta fabricar proteína nueva. Un modelo y un ensayo del magnesio cuentan otra cosa.
Un reloj de pared no necesita que la fábrica le mande piezas nuevas cada hora. Le basta el mecanismo, si el mecanismo da una vuelta al día.
Con tres proteínas de una cianobacteria y ATP, en un tubo, la fosforilación de la proteína central oscila. No hay células. No hay fabricación de proteína nueva. El ritmo sale de las que ya están en el tubo.
Eso lo han visto varios laboratorios, con ensayos distintos. Un modelo lo cuenta sin hacerlo. Otro ensayo mira cómo el magnesio agrupa la proteína central, y eso no es todavía el día entero.
Ficha de la revisión
- Pregunta
- ¿Puede una cianobacteria guardar un ritmo de un día solo con el ciclo de tres proteínas, sin fabricar proteína nueva?
- Qué se ha leído
- 6 estudios: 6 completos y 0 por su resumen
- Organismos
- Proteínas del reloj de cianobacteria, en la célula y en un tubo con ATP
- Periodo
- de 2007 a 2016
- Cómo se eligieron
- Búsqueda en PubMed por título y resumen: estudios con datos propios que contestan la pregunta, sin revisiones ni estudios clínicos.
- Tipo
- Revisión narrativa. No es sistemática: no agota lo publicado ni combina resultados.
Lo que se puede afirmar hoy
- Sólido
- Indicios
2. Anular cualquiera de tres sitios de la proteína central apaga el ritmo en la célula y en el tubo.
Un solo equipo para ese detalle. Entra en el acuerdo del tubo, no lo sostiene solo. Estudios 2
- Indicios
3. La proteína central pasa de un estado estable a uno frágil a lo largo de un día, y la fosforilación empuja el paso.
Un solo equipo. Es la medición más directa del ciclo de estados, no una repetición del mismo gel en otro laboratorio. Estudios 6
- Indicios
4. Dentro de hexámeros mezclados, los sitios vecinos y las subunidades se comunican.
Un solo equipo. Habla de robustez del mecanismo, no de un segundo descubrimiento del ritmo. Estudios 5
- Indicios
5. ATP con magnesio, no el ATP solo, agrupa la proteína central y reordena a una compañera.
Un solo equipo. Es una condición de armado, no la oscilación del día. Estudios 4
- Indicios
6. Un modelo propone que el ritmo sale de intercambiar subunidades y de un cambio de forma.
No es un experimento. Cita la reconstitución. No la mide. Estudios 1
Sólido: lo miden al menos tres equipos independientes, con al menos dos estudios leídos completos, y ningún estudio leído lo contradice. Indicios: lo sostienen uno o dos equipos, o se vio en un solo organismo, tarea o lugar, o los autores reconocen un reparo de método. Abierto: los estudios leídos no coinciden, o ninguno lo ha puesto a prueba.
En el tubo, la fosforilación da vueltas
La pieza central del reloj se fosforila y se desfosforila. Esa ida y vuelta es el tic.
Las formas fosforiladas oscilan en la célula viva y también en el tubo.2 Si se anula cualquiera de tres sitios, cambiándolo por alanina, el ritmo se apaga.2 Vale en la célula y vale en el tubo.2
En el tubo, las tres proteínas forman complejos y la fosforilación media oscila mientras hay ATP.3 La espectrometría de masas ve cómo se arman y se desarman esos complejos.3 La oscilación, en ese trabajo, ya estaba observada. Lo nuevo es la foto de los complejos.
Otro equipo mezcla las tres proteínas con ATP y dice que este es el único reloj modelo reconstituido en el tubo.5 Un cuarto las mezcla y ve el complejo, el grupo de seis subunidades y el paso entre dos estados a lo largo de un día.6
Dos estados, no una proteína nueva
La proteína central no se queda en una sola forma.
Hay un estado estable y otro más frágil.6 El frágil se rompe en monómeros si se le añade un colorante que otros geles usan para verlo.6 Sin ese colorante, el monómero no aparece.6 Lo que hay son dos maneras de estar del grupo de seis. El equipo que reconstituyó el reloj con hexámeros mezclados no separó estos dos estados.5, 6
El paso del estado estable al frágil se repite a lo largo de un día.6 La fosforilación empuja ese paso. Una de las compañeras sostiene el estado estable y la otra solo se une al frágil.6
Una variante que no hidroliza ATP en un extremo se queda en el estado estable.6 Hace falta gastar ATP para cambiar de estado. No hace falta fabricar más proteína.
Lo que no es el ritmo entero
No todo lo que pasa en el tubo es el día completo.
ATP con magnesio, y no el ATP a solas, agrupa la proteína central en un hexámero y suelta a una compañera que iba unida al monómero.4 El hexámero con ese ATP también puede volver a unirla.4 Un análogo que no se hidroliza no lo consigue.4
Eso dice cómo se arma el grupo y cómo se suelta una compañera. No dice que la fosforilación dé una vuelta al día. Es otro laboratorio y otra pregunta.4
Un modelo anterior propone intercambio de subunidades y un cambio de forma.1 Cita que las tres proteínas bastan en el tubo. No las mezcla. No mide la oscilación.
Cuatro ensayos, un modelo y un armado distinto
El acuerdo experimental es estrecho y está repetido. Con las tres proteínas y ATP, en un tubo, hay oscilación de la fosforilación o un paso de estados que se repite en un día.2, 3, 5, 6 Son cuatro equipos. Ninguno necesita que la célula fabrique proteína nueva para verlo.
No coinciden en qué parte cuentan. Uno mira sitios que, si se anulan, apagan el ritmo.2 Otro mira los complejos por su masa.3 Otro mira cómo se hablan las subunidades dentro del hexámero mezclado.5 El cuarto separa dos estados del mismo hexámero.6
Esas diferencias son de método, no un choque. Todas ocurren en el tubo. El modelo no entra en el acuerdo: no hizo el ensayo.1 El magnesio tampoco: explica un armado, no la vuelta del día.4
Lo que el tubo no dice
Estos trabajos no dan, en lo leído, las horas exactas del periodo ni la amplitud de la oscilación. Decir «un día» sigue al paso repetido a lo largo de un día y al ritmo que se apaga si faltan los sitios.2, 6 No es una cifra de periodo copiada de otro artículo.
Falta ver si el intercambio de subunidades que propone el modelo ocurre en el mismo tubo donde oscila la fosforilación.1, 3 Falta también saber si el armado por magnesio es un paso obligado de cada vuelta o solo una condición para formar el hexámero.4
Y falta un ensayo en el que la célula, no el tubo, se quede sin fabricar estas proteínas y aun así conserve el ritmo. El tubo enseña que pueden bastar. No enseña que, dentro de la cianobacteria, no haya más piezas.
Dentro del tubo hay tres proteínas ya hechas y ATP. No hay una célula fabricando más cantidad, porque el ensayo no es una célula.3, 6 «Sin fabricar proteína nueva» describe esa mezcla. No describe un gen apagado en la cianobacteria viva.
El modelo puede acertar en el intercambio de piezas y seguir sin ser una medición. Hasta que ese intercambio se vea donde la fosforilación da la vuelta, es una propuesta citada, no un ensayo más.1, 3
Los estudios
Qué hizo y qué vio cada estudio
| N.º | Estudio | Animales | Qué hicieron | Qué vieron | Leído |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Yoda y Khanin, 2007 PLoS ONE | AnimalesModelo matemático de las tres proteínas | Qué hicieronSimularon intercambio de monómeros y un cambio de forma. | Qué vieronEl modelo dice que poco antes se vio que las tres proteínas bastan in vitro. No hace ese ensayo. | completo |
| 2 | Xu y Johnson, 2009 PLoS ONE | AnimalesProteína central, en la célula y en el tubo | Qué hicieronMutaron tres sitios de fosforilación y siguieron las formas. | Qué vieronCambiar cualquiera de los tres por alanina apaga el ritmo. Las formas fosforiladas oscilan in vivo e in vitro. | completo |
| 3 | Brettschneider y Kollmann, 2010 Molecular Systems Biology | AnimalesTres proteínas en un tubo, con ATP | Qué hicieronSiguieron complejos y la fosforilación media, y los confirmaron por espectrometría de masas. | Qué vieronEn el tubo la fosforilación media oscila con ATP. Los complejos se arman y se desarman. La oscilación se da como observada. Lo nuevo es la masa de los complejos. | completo |
| 4 | Mutoh y Ishiura, 2013 PLoS ONE | AnimalesProteína central y una compañera, con ATP | Qué hicieronProbaron ATP solo, ATP con magnesio y análogos que no se hidrolizan. | Qué vieronATP con magnesio hexameriza la proteína central y suelta a la compañera del monómero. El ATP solo no. Los análogos que no se hidrolizan tampoco. | completo |
| 5 | Kitayama y Kondo, 2013 Nature Communications | AnimalesHexámeros mezclados de la proteína central | Qué hicieronReconstituyeron el reloj y miraron la comunicación entre subunidades. | Qué vieronLo presentan como el único reloj modelo reconstituido en el tubo. En los hexámeros mezclados hay comunicación entre sitios vecinos y entre subunidades. | completo |
| 6 | Oyama y Terauchi, 2016 Scientific Reports | AnimalesTres proteínas puras con ATP | Qué hicieronSepararon estados del hexámero con y sin colorante. | Qué vieronHay un estado estable y otro frágil, que el colorante rompe en monómeros. El paso se repite a lo largo de 24 h. La fosforilación lo favorece. Una compañera sostiene el estado estable. La otra solo se une al frágil. | completo |
«Completo»: se leyó el artículo entero, publicado en abierto. «Resumen»: el artículo es de pago y solo se leyó su resumen; de esos estudios no se cuenta el resultado, se indica a qué conclusión sirven de apoyo.
Términos
Referencias
- Yoda M, Khanin R. Monomer-Shuffling and Allosteric Transition in KaiC Circadian Oscillation. PLoS ONE. 2007. doi:10.1371/journal.pone.0000408 PMID: 17476330
- Xu Y, Johnson CH. Intramolecular Regulation of Phosphorylation Status of the Circadian Clock Protein KaiC. PLoS ONE. 2009. doi:10.1371/journal.pone.0007509 PMID: 19946629
- Brettschneider C, Kollmann M. A sequestration feedback determines dynamics and temperature entrainment of the KaiABC circadian clock. Molecular Systems Biology. 2010. doi:10.1038/msb.2010.44 PMID: 20631683
- Mutoh R, Ishiura M. The ATP-Mediated Regulation of KaiB-KaiC Interaction in the Cyanobacterial Circadian Clock. PLoS ONE. 2013. doi:10.1371/journal.pone.0080200 PMID: 24244649
- Kitayama Y, Kondo T. KaiC intersubunit communication facilitates robustness of circadian rhythms in cyanobacteria. Nature Communications. 2013. doi:10.1038/ncomms3897 PMID: 24305644
- Oyama K, Terauchi K. Conversion between two conformational states of KaiC is induced by ATP hydrolysis as a trigger for cyanobacterial circadian oscillation. Scientific Reports. 2016. doi:10.1038/srep32443 PMID: 27580682