Fra flydende til fast for at drive udviklingen af ​​membranløse organeller

Forskere ved EMBL Heidelberg har vist, at overgang fra væske til fast stof er vigtig for funktionen af ​​membranløse organeller.

Udtrykket "faseovergang" kan i første omgang fremmane billeder af is, der smelter eller vanddamp, der kondenserer på et koldt glas. I biologi spiller faseovergang en rolle i processer såsom lipid-dobbeltlagsdannelse eller spontan afblanding af proteindråber. I et nyligt papir offentliggjort i Cell , Ephrussi- og Mahamid-grupperne på EMBL Heidelberg har nu vist, hvordan faseovergange i protein-RNA-dråber kan påvirke deres biologiske funktion.

For at regulere de mange cellulære funktioner i en organisme, skal biokemiske processer i individuelle celler reguleres præcist i tid og rum. Mens organeller som kernen eller det endoplasmatiske retikulum er omsluttet af membraner og derved fysisk adskiller visse reaktioner og processer fra andre, indeholder det cellulære rum også en anden klasse af organeller uden membraner, kaldet kondensater. Ligesom deres membranbundne modstykker styrer kondensater specifikke funktioner i en celle.

I deres seneste undersøgelse fokuserede EMBL-forskerne på et specifikt mRNA, oskar, og dets rolle i embryoudviklingen i modelorganismen Drosophila melanogaster (frugtflue). I det udviklende frugtflueæg skal oskar mRNA lokaliseres til en specifik position i cellen for at lægge grundlaget for udviklingen af ​​det fremtidige embryo. oskar mRNA findes i ribonukleoprotein (RNP) granulat, der indeholder proteiner bundet til RNA. Disse er et eksempel på membranløse kondensater. Hvad EMBL-forskerne nu var i stand til at vise, er, at disse granula har faststoflignende egenskaber i det udviklende frugtflueæg.

"Kondensater opfattes typisk som væsker. Men vi fandt ud af, at en fast tilstand af oskar RNP-granulat er afgørende for lokalisering og funktion af oskar mRNA," forklarede Mainak Bose, postdoc i Ephrussi- og Mahamid-grupperne og førsteforfatter af undersøgelsen. "Da vi gensplejsede granulatet i Drosophila oocytter til at være væskelignende, resulterede det i en lang række defekter i de udviklende embryoner."

These findings demonstrate the importance of the physical properties of condensates for their physiological functions, something that was until now believed to be governed by their biochemical properties alone. "Our work highlights how interactions and properties at the molecular level govern the biophysical properties and functions of condensates on the cellular and even organismal scale," concluded Bose. + Udforsk yderligere

Endoplasmic reticulum found to contact at least two membraneless compartments and influence their behavior