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La séparation de phase permet à des organelles de répondre à changer des conditions cellulaires

Les découvertes neuves au sujet des structures cellulaires critiques ont retourné des suppositions courantes au sujet de leur formation et composition et si analyse neuve comment des machines moléculaires sont établies en cellules vivantes.

Les organelles sont les compartiments comme un organe des cellules, qui sont impliqués dans beaucoup de fonctions cellulaires comprenant la formation des machines cellulaires critiques, tout en également ayant des implications pour la maladie et la pathologie.

Une grande classe des organelles peut former sans besoin de limites de membrane, et désigné de plus en plus sous le nom des condensats parce qu'elles sont censées largement pour former par la condensation liquide, comme des gouttes de rosée sur l'herbe. Mais puisque ces organelles n'ont aucune paroi, les chercheurs ne comprennent toujours pas les règles qui régissent ce qu'entrent les molécules dans des condensats, et ce qui sont exclus.

Une prévision du modèle liquide de condensation est que ces structures forment quand la concentration des protéines et d'autres biomolécules devient assez élevée pour les entraîner « se condensent » du milieu cellulaire environnant.

« Elle est comme ajouter le sel à l'eau. Le sel entre dans la solution ; mais si vous ajoutez assez, à une certaine remarque il s'arrête et les cristaux de sel lâchent, » a dit Joshua A. Riback, un chercheur post-doctoral dans le bureau d'études chimique et biologique à l'Université de Princeton et auteur de l'article au Co-premier, avec le chercheur Lian Zhu de diplômé d'ancien. « Mais quand nous l'avons regardé, nous avons trouvé que ce n'est pas le cas. »

Les découvertes, par des chercheurs à Princeton et à l'hôpital des recherches des enfants de St Judas à Memphis, étaient le 6 mai en ligne publié dans la nature de tourillon.

Fonctionnant avec des collègues aboutis par Clifford Brangwynne, un professeur du bureau d'études chimique et biologique à Princeton et à un chercheur chez le Howard Hughes Medical Institute, le Riback et le Zhu a constaté que la formation des condensats également a largement dépendu des composés multiples actuels dans la cellule.

Les chercheurs ont précédemment cru que les condensats ont formé quand assez d'un biomolécule unique, tel que la protéine ou l'ARN accumulé en cellules. Mais la réponse est plus intéressante que celle.

Le rapport de différents types de biomolécules est très important. Il a la dépendance compositionnelle appelée.

Joshua A. Riback, chercheur post-doctoral dans le bureau d'études chimique et biologique, Université de Princeton

Ou dans l'analogie de Brangwynne : « Elle est comme la cuisson : est-ce que j'ai ajouté excessif sel à cette recette ? Bien, elle dépend de combien d'oignons sont dans le bac déjà ! »

Une raison de la dépendance compositionnelle est la voie que les protéines et l'ARN agissent l'un sur l'autre au niveau moléculaire. Les condensats exigent des interactions, qui dépend des types des biomolécules et de leurs compositions.

Les chercheurs ont constaté que les interactions entre différents types de molécules, ou les interactions hétérotypiques, étaient essentielles pour piloter la formation de ces structures. Si bas ou deux hauts de composition d'un biomolécule limite le nombre d'interactions hétérotypiques qui peuvent former.

Les chercheurs ont expliqué l'importance de cette dépendance de composition pour l'ensemble des machines moléculaires critiques en cellules. Un exemple est la création du ribosome -- critique pour la production de toute la protéine dans la cellule -- quelle forme dans des nucleoli appelés de condensats liquides.

Riback a dit que la formation des sous-unités ribosomiques est assimilée à l'origami se pliant. Quand la forme est complète, la sous-unité ribosomique n'a plus assez de régions procurables qui peuvent former les liens qui l'effectuent coller au liquide environnant dans des nucleoli. Ainsi, elle est éjectée, lui permettant de sortir et de remplir son fonctionnement dans toute la cellule.

Comme ARN plie dans l'origami le cygne, il peut plus ne contribuer. Ainsi s'il est correctement plié, il est expulsé.

Joshua A. Riback, chercheur post-doctoral dans le bureau d'études chimique et biologique, Université de Princeton

Richard Kriwacki, un chercheur Co-principal pour le projet, a dit que les découvertes fournissent l'analyse importante pour la biologie cellulaire.

« Cette étude met en valeur comment le procédé de la séparation de phase permet à une organelle membraneless complexe telle que le nucleolus de répondre à changer des conditions cellulaires en joignant sa composition de protéine en sa propre sortie fonctionnelle, les ribosomes, qui sont les machines moléculaires qui synthétisent des protéines, » a dit Kriwacki, un membre de la faculté de St Judas et des codirigeants de son programme de biologie de cancer.

« Nos caractéristiques proposent cela, car la synthèse des protéines nucléolaire varie en cellules, séparation de phase aident la structure, la dynamique et le fonctionnement nucléolaires de contrôle. »

Les chercheurs ont effectué les expériences en étiquetant des protéines avec les bornes fluorescentes et en employant la fluorescence pour voir comment la variation de la concentration protéique a affecté la formation des condensats.

Riback a dit que l'inspiration pour l'expérience est venue après qu'ils aient essayé d'augmenter la taille des condensats en déclenchant des cellules à certains types sur-exprès de protéines. Quand ceci a changé la composition et la stabilité des condensats, elles ont commencé à examiner la cause.

J'ai voulu comprendre comment les protéines ont formé des condensats. Il s'est avéré être beaucoup plus compliqué en cellules puis dans l'éprouvette.

Joshua A. Riback, chercheur post-doctoral dans le bureau d'études chimique et biologique, Université de Princeton

Source:
Journal reference:

Riback, J. A., et al. (2020) Composition-dependent thermodynamics of intracellular phase separation. Nature. doi.org/10.1038/s41586-020-2256-2.