Forskere spørger:Hvordan kan flydende organeller i celler sameksistere uden at smelte sammen?

Eksistensen af ​​membranløse organeller er et af de spændende og grundlæggende træk ved cellebiologi. Flydende organeller, også kendt som biomolekylære kondensater, er subcellulære rum dannet ved faseadskillelse af makromolekyler såsom proteiner og RNA. Disse rum tjener forskellige cellulære funktioner, lige fra membranhandel til RNA-behandling. Et grundlæggende spørgsmål i cellebiologi er, hvordan disse flydende organeller, som mangler en omgivende membran, bevarer deres integritet og undgår at smelte sammen i cellens overfyldte miljø. Flere mekanismer er blevet foreslået til at forklare sameksistensen af ​​flydende organeller:

Faseadskillelse: Væske-væskefaseseparation er drevet af svage interaktioner mellem specifikke makromolekyler, såsom iboende forstyrrede proteiner og RNA-molekyler. Denne proces resulterer i dannelsen af ​​koncentrerede dråber i cellen, der er forskellige fra det omgivende cytoplasma.

Stilladsproteiner: Nogle proteiner fungerer som stilladser eller organisatorer, der letter samlingen og stabiliteten af ​​flydende organeller. Disse proteiner giver en strukturel ramme, der holder komponenterne i den flydende organel sammen og forhindrer dem i at sprede sig. Eksempler inkluderer stilladsproteiner såsom FUS og TDP-43 i stressgranulat.

Opladningseffekter: Ladede molekyler, herunder RNA og visse proteiner, kan bidrage til stabiliteten af ​​flydende organeller gennem elektrostatiske interaktioner. Modsat ladede molekyler tiltrækker og danner komplekser, der fremmer dannelsen og vedligeholdelsen af ​​faseseparerede dråber.

Væske-væske-grænseflader: Grænsefladen mellem forskellige flydende organeller kan fungere som barrierer, der forhindrer dem i at smelte sammen. Disse grænseflader kan stabiliseres af forskellige faktorer, herunder ændringer i overfladespænding, specifikke molekylære interaktioner eller tilstedeværelsen af ​​membran-associerede proteiner.

Ændringer efter oversættelse: Den dynamiske regulering af proteinmodifikationer, såsom phosphorylering, acetylering og methylering, kan påvirke proteiners faseadskillelsesadfærd og påvirke dannelsen og stabiliteten af ​​flydende organeller. Post-translationelle modifikationer kan ændre proteininteraktioner og deres tendens til at gennemgå faseadskillelse.

Mobilopdeling: Opdelingen af ​​celler i distinkte regioner, såsom kernen, cytoplasmaet og forskellige membranbundne organeller, kan yderligere bidrage til sameksistensen af ​​flydende organeller. Forskellige cellulære rum giver unikke miljøer med specifikke biokemiske egenskaber, der påvirker dannelsen og stabiliteten af ​​flydende organeller.

Disse mekanismer arbejder sammen for at opretholde den rumlige organisation og funktionalitet af flydende organeller i celler. Forstyrrelser i disse mekanismer kan føre til den afvigende sammensmeltning af flydende organeller, hvilket har været impliceret i forskellige sygdomme, herunder neurodegenerative lidelser. Forståelse af de mekanismer, der sikrer sameksistensen af ​​flydende organeller, er afgørende for at forstå cellulær organisation og funktion, samt for at udvikle potentielle terapeutiske strategier rettet mod disse strukturer i sygdom.