In Vitro Clock (IVC) system을 이용한 cyanobacteria의 biological clock 연구

제목	In Vitro Clock (IVC) system을 이용한 cyanobacteria의 biological clock 연구
추천 연구 논문	"Reconstitution of an intact clock reveals mechanisms of circadian timekeeping." Science 374, no. 6564 (2021): eabd4453. DOI: 10.1126/science.abd4453
선정 이유	Clock biochemistry와 in vivo phenotypes 사이의 인과 관계를 확립하기 위한 In Vitro Clock (IVC) system을 개발.
주요 내용	생체 시계가 유전자 발현에 대한 시간적 제어를 컨트롤하는 특정 메커니즘을 밝히는 것은 복잡한 세포 환경내에서는 굉장히 어려움. 이를 보완하기 위하여 fluorescence polarization-based in vitro whole-clock system을 개발함. Cyanobacteria의 timekeeping은 3개의 Kai 단백질 (Kai: 일본어로 "주기"를 의미) KaiA, KaiB, KaiC로 구성된 oscillator로 이루어져 있음. 이는 transcription factor RpaA를 조절하기 위해 두개의 sensor histone kinase, SsaA, 및 CikA를 통해서 시간 정보를 전달하는 역할을 함. Oscillator에 의한 timekeeping은 Kai 단백질들에 의존적이며, CikA와 SasA는 오직 input-output signaling만 제공함. 본 연구에서는 자체 개발한 In Vitro Clock (IVC) system을 이용하여 SsA와 CikA가 일정한 조건하에서 clock output을 유지하고 RpaA이 DNA binding에 어떻게 기여하는지를 확인함. IVC는 각 구성요소를 실시간, 개별적으로 모니터링을 진행하여 timekeeper의 macromolecular assembly를 확인함. IVC 모니터링을 통해 oscillator 구성요소들의 개별 농도변화에 따라 생체 시계에 어떠한 영향이 있는지를 설명함.
시사점	세 개의 단백질만을 필요로 하는 cyanobacteria의 생체시계 체계를 In Vitro Clock (IVC) system 을 통한 reconstitution 연구를 진행함으로써 input 과 output에 대한 자세한 연구를 할 수 있었음. 이는 환경신호가 어떻게 biological oscillator에 영향을 미칠 수 있는지와 유전자 전사와같은 이벤트가 어떻게 생체시계를 제어하는지에 대한 이해를 가능하게 함. 본 연구에서의 IVC는 아직 초기단계이지만, 향 후 이를 이용하여 실시간 데이터들을 확립하고 생리 및 신진대사의 시간적 제어에 영향을 미치는 이벤트들의 분석으로 확장이 가능함.