Биомолекулярные конденсаты — это отдельные молекулярные сообщества, состоящие из ДНК, РНК и белков, которые «конденсируют» молекулы в ключевые места внутри клеток. Интенсивные усилия были сосредоточены на раскрытии многочисленных способов, с помощью которых конденсация контролируется, модулируется и регулируется внутри клеток.

В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances , ученые-биомедики из Университета Вашингтона в Сент-Луисе и Университета Дьюка сообщают о новых идеях относительно роли движений молекул как движущих сил конденсации в клетках.

«Конденсация белка требует пересечения концентраций насыщения, специфичных для белка. Молекулы, которые движутся направленным образом, могут обеспечить локальное пересыщение, позволяя направленным движениям управлять конденсацией», — сказал Рохит Паппу, заслуженный профессор биомедицинской инженерии имени Джина К. Бира в Школе инженерии Маккелви при Вашингтонском университете в Сент-Луисе.

Растительный гормон ауксин стимулирует рост молодых растительных клеток посредством активности белков, известных как факторы транскрипции. Более старые клетки «говорят» ауксину быть спокойным, обеспечивая разделение этих факторов транскрипции из ядра в цитоплазму, где они хранятся в конденсатах. Это открытие, сделанное в 2019 году лабораторией Люсии Стрейдер, профессора биологии в Медицинской школе Университета Дьюка, предоставило конденсатоцентрический механизм для давнего наблюдения за этим разделением факторов транскрипции.

Теперь лаборатории Паппу и Страдера выяснили, как подвижность помогает поддерживать цитоплазматические конденсаты, тем самым обеспечивая способность поддерживать реакцию на стресс, а также обеспечивая перемещение молекул внутри растительных клеток и между ними.

Исследование, которое имеет прямое отношение к тому, как корневые системы управляют реакциями на растительные гормоны, также имеет более широкие последствия для понимания конденсации других подвижных белков, которые движутся под воздействием миозиновых моторов.

Миозины — это АТФ-зависимые моторные белки, связанные с актиновыми нитями , которые служат балками и перекладинами для клеток. Команда обнаружила, что опосредованное актином движение конденсатов усиливает конденсацию, тогда как нарушение актина ослабляет конденсацию.

«Эта работа дала нам новое понимание регуляции конденсации, опираясь на множество дисциплин для построения этой модели. Подвижность внутри клетки касается не только того, куда направляются молекулы, но и того, образуют ли они конденсаты. Такая конденсация, поддерживаемая подвижностью, может быть широко распространена среди типов клеток и царств», — сказал Стрейдер.

В дальнейшем команда стремится выяснить, как растения используют различные режимы конденсации факторов, реагирующих на ауксин, в контексте развития корней. Работа также имеет прямое отношение к потенциальной роли подвижности в воздействии на конденсацию в длинных клетках, таких как аксоны, что может влиять на нейротрансмиссию и нейродегенерацию.