Исследователи из EMBL Heidelberg показали, что переход от жидкого состояния к твердому важен для функционирования безмембранных органелл.
Термин «фазовый переход» мог первоначально вызывать в воображении образы таяния льда или конденсации водяного пара на холодном стекле. В биологии фазовый переход играет роль в таких процессах, как формирование липидного двойного слоя или самопроизвольное расслоение белковых капель. В недавней статье, опубликованной в журнале Cell , группы Эфрусси и Махамида из EMBL Heidelberg показали, как фазовые переходы в каплях белок-РНК могут влиять на их биологическую функцию .
Чтобы регулировать многие клеточные функции внутри организма, биохимические процессы внутри отдельных клеток должны быть точно отрегулированы во времени и пространстве. В то время как органеллы, такие как ядро или эндоплазматический ретикулум , окружены мембранами и тем самым физически отделяют одни реакции и процессы от других, клеточное пространство также содержит другой класс органелл без мембран, называемых конденсатами. Подобно своим аналогам, связанным с мембраной, конденсаты контролируют определенные функции внутри клетки.
В своем последнем исследовании ученые EMBL сосредоточились на одной конкретной мРНК, oskar, и ее роли в развитии эмбриона модельного организма Drosophila melanogaster (дрозофилы). В развивающемся яйце плодовой мушки мРНК oskar должна локализоваться в определенном положении внутри клетки, чтобы заложить основу для развития будущего эмбриона. oskar мРНК находится в гранулах рибонуклеопротеина (RNP), которые содержат белки, связанные с РНК. Это пример безмембранных конденсатов. Теперь исследователи EMBL смогли показать, что эти гранулы обладают твердыми свойствами в развивающихся яйцах плодовой мухи.
«О конденсатах обычно думают как о жидкостях. Но мы обнаружили, что твердое состояние гранул oskar RNP имеет решающее значение для локализации и функционирования oskar мРНК», — объяснил Майнак Бозе, постдоктор в группах Эфрусси и Махамид и первый автор исследования. «Когда мы генетически спроектировали гранулы в ооцитах дрозофилы, чтобы они были похожи на жидкость, это привело к множеству дефектов в развивающихся эмбрионах».
Эти результаты демонстрируют важность физических свойств конденсатов для их физиологических функций, что до сих пор считалось определяемым только их биохимическими свойствами. «Наша работа подчеркивает, как взаимодействия и свойства на молекулярном уровне определяют биофизические свойства и функции конденсатов на клеточном и даже организменном уровне», — заключил Бозе.
Теги: биотехнологии
