A pesquisa pode ajudar a explicar como os organelles líquidos nas pilhas coexistem sem fundir

A pesquisa nova pode ajudar a explicar um fenômeno intrigante dentro das pilhas humanas: como os organelles líquidos da parede-menos podem coexistir como entidades separadas em vez apenas da fusão junto.

Estas estruturas, chamadas os organelles da membrana-menos (MLOs), são gotas líquidas feitas das proteínas e do RNA, com cada gota que guardara ambos os materiais. Os organelles jogam um papel crucial em organizar os índices internos das pilhas, e podem servir como um centro da actividade bioquímica, recrutando as moléculas necessários para realizar reacções celulares essenciais.

Mas como as gotas diferentes ficam independentemente de se permanece um mistério. Por que sempre apenas não combinam para formar umas gotas mais grandes?

Estes organelles não têm nenhuma membrana, e daqui, a intuição comum dir-lhe-ia que estão livres misturar.”

Priya Banerjee, PhD, professor adjunto da física na universidade na faculdade do búfalo das artes e ciências

Banerjee é o pesquisador do chumbo no estudo novo, que explora porque este não acontece.

Os co-autores da pesquisa incluem o primeiros autor e aluno de doutoramento Ibraheem Alshareedah da física; aluno de doutoramento Taranpreet Kaur da física; Ngo de Jason do universitário; universitário Hannah Seppala da física e da matemática; universitário Liz-Audrey Djomnang Kounatse da engenharia biomedicável; e pesquisadores pos-doctoral Wei Wang e Mahdi Moosa da física. Todos são de UB.

As gotas não misturarão facilmente se tomam na gel-como o estado

Os resultados -- publicado o 22 de agosto no jornal da sociedade de produto químico americano -- aponte à estrutura química da proteína e das moléculas do RNA dentro das gotas como um factor chave que pode impedir que MLOs misture.

A equipe encontrou que determinados tipos de RNA e de proteínas são “mais pegajosos” do que outro, permitindo os de formar as gotas gelatinosas que não fundem facilmente com outras gotas no mesmo estado viscoelastic. Especificamente, as gotas são mais prováveis ser gel-como quando contêm as moléculas do RNA ricas em um bloco de apartamentos chamado purina, e as proteínas ricas em um ácido aminado chamado arginina.

As experiências não ocorreram nas pilhas. Em lugar de, os resultados foram baseados nos testes feitos nos sistemas modelo que consistem no RNA e em uma proteína deformação chamada fundida no sarcoma (FUS) que flutua em uma solução de amortecedor.

Uma razão FUS é do interesse aos pesquisadores é sua conexão potencial à esclerose de lateral amyotrophic neurodegenerative da doença (ALS). Como Banerjee explica, as moléculas de proteína arginina-ricas são associadas com um formulário predominante da doença, conhecido como o ALS de c9orf72-mediated.

“Nosso encontrar aponta a um papel especial de proteínas arginina-ricas em determinar o estado material -- líquido contra o gel -- dos organelles da membrana-menos,” Banerjee diz. “Este estudo pode ser importante em compreender como as proteínas arginina-ricas ALS-ligadas podem alterar o estado viscoelastic de MLOs RNA-rico.”

Além do que o fornecimento da introspecção em porque MLOs resiste misturar (devido ao viscoelasticity aumentado), o estudo sondou o papel do RNA na formação e na dissolução dos organelles líquidos que contêm FUS. A pesquisa encontrou que para o tipo de gota que está sendo estudada, adicionando baixas concentrações de RNA a uma solução que contem as proteínas causadas gotas para formar. Mas como mais RNA foi adicionado, as gotas a seguir dissolveram-se.

“Há geralmente um indicador muito pequeno onde estas gotas existam, mas o indicador é significativamente mais largo para proteínas arginina-ricas,” Banerjee diz.

A vida complicada dos organelles líquidos

O papel novo está o mais atrasado em uma série de estudos que o grupo de Banerjee conduziu para explorar as forças que governam a criação, a manutenção e a dissolução de MLOs.

Embora a equipe usa os sistemas modelo para examinar propriedades individuais das gotas, é provável que muitas forças trabalham junto em uma pilha para determinar o comportamento e a função dos organelles, diz. Pode haver múltiplo outros mecanismos, por exemplo, que fazem com que MLOs tome em um estado gelatinoso ou recuse de outra maneira misturar.

As “pilhas são enorme complexas, com muitas moléculas diferentes que submetem-se aos processos diferentes que vindo junto ao mesmo tempo influenciar o que vai sobre dentro de MLOs,” Banerjee diz. “Usando os sistemas modelo, nós podemos compreender melhor como uma variável particular pode impactar a formação e a dissolução destes organelles. E nós esperamos ver estas mesmas forças no jogo na natureza, pilhas internas.”

Banerjee recebeu recentemente uma concessão do instituto nacional no envelhecimento, parte dos institutos de saúde nacionais, para estudar mais MLOs. O projecto é esperado expandir a compreensão em como MLOs muda ao longo do tempo.

Source:
Journal reference:

Alshareedah, I., et al. (2019) Interplay between Short-Range Attraction and Long-Range Repulsion Controls Reentrant Liquid Condensation of Ribonucleoprotein–RNA Complexes. Journal of the American Chemical Society. doi.org/10.1021/jacs.9b03689.