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细胞器组成的物理基础的新规则

作者: 武汉新闻网 更新时间: 2020年05月07日 09:38:15 游览量: 113

简述:

关于关键细胞结构的新发现颠覆了有关其形成和组成的普遍假设,并提供了新的见解,说明如何在活细胞中构建分子

关于关键细胞结构的新发现颠覆了有关其形成和组成的普遍假设,并提供了新的见解,说明如何在活细胞中构建分子机器。

细胞器组成的物理基础的新规则

细胞器是细胞的器官样区室,其参与许多细胞功能,包括关键细胞机制的形成,同时也影响疾病和病理。不需要细胞膜边界就可以形成大量的细胞器,并且越来越多地被称为冷凝物,因为人们普遍认为它们是通过液体冷凝形成的,就像草上的露珠一样。但是由于这些细胞器没有壁,研究人员仍然不了解控制哪些分子进入冷凝液以及什么被排除在外的规则。

液体冷凝模型的一种预测是,当蛋白质和其他生物分子的浓度变得足够高以致使它们从周围的细胞环境中“凝缩”时,就会形成这些结构。普林斯顿大学化学与生物工程系博士后Joshua A. Riback说:“这就像在水中加盐。盐进入溶液中;但是,如果添加得足够多,盐在某些时候会停止,盐晶体会掉出来。” 文章的共同第一作者,与前研究生研究员连铸在一起。“但是当我们看着它时,发现情况并非如此。”

这项研究结果由普林斯顿大学和孟菲斯市圣裘德儿童研究医院的研究人员于5月6日在线发表在《自然》杂志上。

Riback和Zhu与普林斯顿大学化学与生物工程学教授,霍华德休斯医学研究所的研究员Clifford Brangwynne领导的同事们发现,冷凝物的形成还严重依赖于细胞中存在的多种化合物。研究人员以前认为,当足够的单个生物分子(例如蛋白质或RNA)积累在细胞中时,就会形成冷凝物。但是答案比那更有趣。

Riback说:“不同类型的生物分子的比例非常重要。” “这被称为成分依赖。”

或像布兰温妮(Brangwynne)的比喻:“就像做饭:我在这个食谱中加了太多盐吗?嗯,这取决于锅中已经有多少洋葱了!”

组成依赖性的原因之一是蛋白质和RNA在分子水平上相互作用的方式。冷凝物需要一定程度的相互作用,这取决于生物分子的类型及其组成。研究人员发现,不同类型分子之间的相互作用或异型相互作用对于驱动这些结构的形成至关重要。一个生物分子的组成太低或太高限制了可能形成的异型相互作用的数量。

研究人员证明了这种依赖成分对于细胞中关键分子机器组装的重要性。一个例子是核糖体的产生(对细胞中所有蛋白质的产生至关重要),该核糖体在称为核仁的液体冷凝物中形成。Riback说,核糖体亚基的形成与折纸相似。形状完成后,核糖体亚基将不再具有足够的可用区域,这些区域可形成连接,使其粘附于核仁内的周围液体。因此,它被弹出,使其可以出去并在整个单元中执行其功能。

Riback说:“由于RNA折叠成折纸天鹅,它不再起作用。” “因此,如果折叠正确,它将被驱逐出境。”

该项目的首席研究员理查德·克里瓦奇(Richard Kriwacki)说,这些发现为细胞生物学提供了重要的见识。

Kriwacki说:“这项研究突显了相分离的过程如何使复杂的无膜细胞器(如核仁)通过将其蛋白质组成与其自身的功能输出核糖体联系起来,从而响应不断变化的细胞状况,核糖体是合成蛋白质的分子机器。” ,是圣裘德学院的成员,也是其癌症生物学计划的联合负责人。“我们的数据表明,随着细胞中核仁蛋白质合成的变化,相分离有助于控制核仁的结构,动力学和功能。”

研究人员通过用荧光标记物标记蛋白质并使用荧光来观察蛋白质浓度的变化如何影响冷凝物的形成来进行实验。Riback说,该实验的灵感来自于他们试图通过触发细胞过度表达某些类型的蛋白质来增加冷凝物的大小。当这改变了冷凝物的组成和稳定性时,他们开始研究原因。

他说:“我想了解蛋白质如何形成冷凝物。” “事实证明,在细胞中要比在试管中复杂得多。”

文章链接:http://www.jinguanwh.com//jksh/32109.html

文章标题:细胞器组成的物理基础的新规则