Новое исследование: два аминокислотных "организатора" молекулярной жидкофазной сепарации

Последние годы принесли множество доказательств того, что молекулы внутри наших клеток могут самоорганизовываться в жидкие капли, которые сливаются и разделяются, подобно маслу в воде, чтобы облегчать различные клеточные процессы. Теперь команда биологов из Центра перспективных научных исследований при CUNY (CUNY ASRC) определила уникальные роли аминокислот аргинина и лизина в формировании свойств жидкой фазы и их регуляции. Их результаты опубликованы онлайн в журнале Nature Communications.

Процесс, известный как жидко-жидкостное фазовое разделение, позволяет некоторым молекулам в клетке собираться в мембране-лишенные органеллы, чтобы выполнять определённые функции без помех со стороны других молекул. Этот механизм также позволяет молекулам создавать многофазные капли (например, каплю мёда внутри капли масла, окружённой водой) для выполнения сложных задач.

Исследователи давно подозревали, что аргинин и лизин — две из 20 аминокислот, составляющих все белки — ответственны за регуляцию жидкофазного разделения, но не были уверены, как каждая из них влияет на фазовое поведение и создание различной вязкости, которая разделяет молекулы на отдельные "сообщества".

Чтобы ответить на эти вопросы, команда использовала технику микрорхеологии, при помощи которой крошечные трассеры используются для исследования структуры материалов. Они обнаружили, что капли, богатые аргинином, были более чем в 100 раз более вязкими, чем капли, богатые лизином (сравнимо с разницей между густым сиропом и маслом).

Различия в вязкости настолько значительны, что при объединении полимеров лизина и аргинина они не смешиваются. Вместо этого они создают многофазные капли, которые располагаются одна внутри другой, как матрёшки. Кроме того, аргинин обладает настолько сильными связывающими свойствами, что в некоторых условиях может конкурировать с лизином, замещать или растворять лизиновые капли.

Исследователи также определили способы настройки баланса между конкуренцией и сосуществованием двух фаз. Результаты представляют собой новый механизм для проектирования, контроля или вмешательства в молекулярные жидкие фазы.