16:59 2024-03-18
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Inginerii reușesc o premieră: Măsurarea pH-ului în condensurile celulare
_ Inginerii gestionează primul : Măsurarea pH-ului în condensatele celulare
Oamenii de știință care încearcă să înțeleagă proprietățile fizice și chimice care guvernează condensatele biomoleculare au acum o modalitate crucială de a măsura pH-ul și alte proprietăți emergente ale acestor compartimente celulare enigmatice, deși importante.
Condensatele sunt comunități de proteine și acizi nucleici. Le lipsește o membrană și se unesc și se destramă la nevoie. Nucleolul este un condensat proeminent în celule. Îndeplinește roluri vitale în fiziologia celulară și este locul producției de ribozomi.
Ribozomii sunt ansamblurile multi-proteice și ARN în care codul genetic este tradus pentru a sintetiza proteine. Deteriorarea producției de ribozom și alte disfuncții nucleolare se află în centrul cancerelor, neurodegenerării și tulburărilor de dezvoltare.
Într-o premieră în domeniul condensatului, cercetătorii de la laboratorul lui Rohit Pappu, Gene K. Beare Distinguished Profesor de inginerie biomedicală și colegii de la Centrul pentru Condensuri Biomoleculare din Școala de Inginerie McKelvey de la Universitatea Washington din St. Louis, și-au dat seama cum sunt asamblate substructurile nucleolare.
Această organizație dă naștere unor structuri unice. Profilurile de pH din nucleoli, pe care le-au măsurat și comparat cu pH-ul condensatelor nenucleolare din apropiere, inclusiv petele nucleare și corpurile Cajal.
În studiul publicat în Cell, autorii raportează că compozițiile diferite de proteine ale nucleolii le conferă un caracter acid, în timp ce petele nucleare au același pH ca și nucleul, iar corpurile Cajal sunt mai bazice.
Pe baza datelor de proteomică spațială din laboratorul Emma Lundberg, profesor asociat de bioinginerie la Stanford Universitatea și noi algoritmi dezvoltați de Kiersten Ruff, om de știință de la McKelvey, și colegii din laboratorul Pappu, echipa a identificat „gramatici moleculare” unice, inclusiv prezența proteinelor cu tracturi acide lungi ca o caracteristică cheie definitorie a multor proteine nucleolare. .
Acest lucru, a motivat echipa, trebuie să ajute la transportul de protoni de hidrogen în nucleoli (pH-ul este măsurarea activității protonilor).
Condensurile sunt ca o adunare de oameni într-o convenție. podea. Nu există ziduri care să le țină la loc, doar conversații strălucitoare conduse de câțiva indivizi cheie — „schelele”. Comunitatea de molecule care se reunesc permite proprietăți emergente în condens, cum ar fi pH-ul intern al nucleolilor.
Condensurile se formează printr-un proces la care echipa îl numește acum condensare. Aceasta combină separarea fazelor - gândiți-vă la demixarea uleiului și a apei - și interacțiunile lipicioase dintre moleculele cărora le place să se lege între ele.
„O combinație de interacțiuni specifice și profiluri distincte de solubilitate definește biomoleculele. Condensarea implică totalitatea aceste interacțiuni și acest lucru dă naștere la ceea ce este cunoscut sub numele de proprietăți emergente”, a spus Matthew King, cercetător postdoctoral în laboratorul Pappu și autor principal al lucrării.
Noua cercetare oferă un punct de plecare pentru înțelegere. modul în care proprietățile emergente, prin care întregul este mai mare decât suma părților sale, dau naștere la „coduri de bare fizico-chimice” specifice condensatului, potrivit lui King.
Diferențiale de pH dintre condensate și nucleoplasma înconjurătoare generează gradienți, și „un gradient de pH generează ceea ce este cunoscut sub numele de forță motrice a protonilor”, a spus King.
Această forță motrice a protonilor, măsurată la -88 mJ per proton, „ar putea fi capabilă să faciliteze mișcarea direcțională a ARN-ului. și molecule de proteine, care este un prim pas cheie pentru a permite asamblarea ribozomală”, a adăugat King.
Aducerea sondelor chimice la locul potrivit în celule și măsurarea condensului a necesitat inovații tehnologice care au inclus contribuții din partea partenerilor de proiect McKelvey Michael Vahey, profesor asistent de inginerie biomedicală și Matthew Lew, profesor asociat de inginerie electrică și de sisteme .
Potrivit lui Pappu, această lucrare „oferă o soluție elegantă la provocarea pe care o văd mulți biochimiști pentru conceptul de condensat.”
Reacțiile celulare necesită specificitate. Fiecare reacție biochimică trebuie să aibă loc la locul potrivit, la momentul potrivit și trebuie să implice seturi specifice de proteine și acizi nucleici.
„Condensatele au fost adesea criticate ca fiind blob nespecifice”, a spus Pappu.
Datorită acestei noi cercetări, acele blob-uri au în mod clar proprietăți fizico-chimice specifice.
„Acum avem dovezi că prejudecățile compoziționale distincte ale condensatelor generează medii fizico-chimice distincte, iar aceasta ar putea oferi baza pentru specificitatea biochimică”, a remarcat Pappu.
Comentarii:
Adauga Comentariu