月の満ち欠けは、星空観察者だけでなく、さまざまな動物種の行動にも関係します。たとえば、海に住むハリムシは、月を利用して繁殖を調整し、すべてが同時に水面まで泳いでそこで交尾します。生物学者たちは、この同調性をどのようにして実現しているのかを発見した。線虫の特別な光感受性タンパク質が、空に太陽があるか月があるかに応じてその構造を変化させ、それによって線虫が大規模な宴会に間に合うように到着できるようにしているのだ。
月の周期は、多くの海洋生物にとって重要な時計です。とりわけ、褐藻、魚、サンゴ、カメが行動を同期させ、交尾に間に合うように集合するのに役立ちます。 Platynereis dumerilii 種のトゲムシも、月の助けを借りてお互いに「デート」します。これが減り、夜が暗くなると、体長わずか数センチの虫が一斉に水面へ泳ぎ出し、暗闇に紛れて精子と卵子を放出し、お互いを見つけて成熟します。虫の幼虫。
月センサーとしてのタンパク質？
しかし、このアゴヒゲムシの体内の太陰暦はどのように機能するのでしょうか?これまでの実験では、L-Cryと呼ばれるタンパク質がこの問題の中心である可能性があることが示されている。これは光に敏感なクリプトクロムのグループに属しており、植物が時刻を認識したり、利用可能な太陽光を最適に利用したりするのにも役立ちます。ハリガネムシの L-Cry は、明らかに異なる光価数を区別できるため、太陽光と月光を区別できるようです。しかし、L-Cry タンパク質がこれをどのように正確に達成するのかは部分的にしか理解されていません。
マインツ大学のホン・ハ・ヴー率いる研究者らは、この内部の「月時計」の分子機構を初めて詳細に調査した。これを行うために、彼らは、単離したL-Cryタンパク質を、海面を透過する太陽光または月光の模擬光条件にさらし、いわゆるクライオ電子顕微鏡を使用して、クリプトクロムタンパク質の三次元構造が海面に応じてどのように変化するかを調べました。シミュレーション。
異例の構造変化が鍵となる
研究者らの報告によると、L-Cryタンパク質を構成する2つのサブユニットは、月光の下では結合していたが、太陽光の下では互いに分離された。このような動作は、他のクリプトクロームではまだ観察されていません。過去の実験でこれらの光感受性タンパク質の構造が変化したとき、それは常に逆でした。サブユニットは夜には分離され、日中は接続されました。この逆のプロセスがハリネズミにどのような付加価値をもたらすかはまだ完全には明らかではありません。しかし、ヴー氏と彼のチームは、再編が正確にどのように機能するかについて、すでに見当を付けている。
研究者らは、太陽光からの光子流の増加がまずL-Cryに関連する補酵素フラビン・アデニン・ジヌクレオチド（FAD）を刺激し、その後アミノ酸トリプトファンから電子を受け取ると推測している。この変化した状態では、FAD は最終的に L-Cry のサブユニットを分離させ、その構造を変化させる可能性があります。別の言い方をすると、「強い日光は常にタンパク質の両方のサブユニットを同時に活性化し、それによって二量体の個々のサブユニットへの分解が始まります。しかし、著しく弱い月光では、統計的には 2 つのサブユニットのうち 1 つだけが活性化されます」と共著者で同じくマインツ大学のエヴァ・ウルフ氏は説明する。タンパク質構造の変化がどのようにして交尾時期をハサミムシに正確に伝えるのかは、さらに詳細に調査する必要がある。
出典: ヨハネス・グーテンベルク大学マインツ;技術記事: Nature Communications、 doi: 10.1038/s41467-023-42708-2
