Сеть взаимодействий белок-РНК управляет фазовым разделением

Исследователи из Детской исследовательской больницы Сент-Джуд изучают детали того, как фазовое разделение приводит к образованию РНК-гранул — скоплений белка и РНК, не ограниченных мембраной. Их результаты показывают, что центральные узлы в сети взаимодействий белок-РНК запускают фазовое разделение для РНК-гранул, или конденсатов, называемых стрессовыми гранулами. Работа опубликована в журнале Cell.

Подобно капле масла в воде, фазовое разделение собирает вместе белки и РНК в цитоплазме клетки. Этот процесс высоко регулируем и специфичен, что позволяет конденсатам выполнять определенные важные функции. Изучаемые в лаборатории стрессовые гранулы сопоставимы с РНК-гранулами в нейронах человека, функция которых нарушена при нейродегенеративных заболеваниях, таких как боковой амиотрофический склероз (болезнь Лу Герига).

Фундаментальный биологический процесс

Изучая взаимодействия между белковыми узлами в сети стрессовых гранул, исследователи определили вклад каждого белка. Их выводы показывают, что наиболее важные узлы в сети запускают фазовое разделение. При отсутствии центрального узла конденсат вообще не образуется. Для стрессовых гранул центральным узлом является белок G3BP1.

«Мы обнаружили, что все компоненты РНК-гранулы вносят вклад в конденсацию, но их вклад не равнозначен», — сказал старший автор работы Дж. Пол Тейлор. «В сети взаимодействий большинство белков имеют очень малое значение, некоторые важны, а один — необходим. Именно этот необходимый белок подвергается фазовому разделению с РНК, что является ключом к установлению и поддержанию идентичности определенного класса РНК-гранул».

Тонкая настройка контроля

То, что биомолекулярная конденсация управляется сетью взаимодействий с небольшим количеством жизненно важных узлов, вероятно, является общим принципом, лежащим в основе этого процесса. В свою очередь, жизненно важные узлы предоставляют клетке возможность осуществлять внешний контроль над биомолекулярной конденсацией. Эти мишени могут быть использованы для терапевтического вмешательства. Для стрессовых гранул этот контроль осуществляется через белок G3BP1.

Внутренне неупорядоченные сегменты внутри G3BP1 обеспечивают тонкий контроль над биомолекулярной конденсацией. Взаимодействие между тремя различными внутренне неупорядоченными областями в белке G3BP1 критически важно для его способности к фазовому разделению. Таким образом, в стрессовых гранулах фазовое разделение запускается G3BP1 и тонко настраивается сложным взаимодействием между внутренне неупорядоченными областями.

«Отношения между G3BP1 и его РНК-связывающими партнерами похожи на настройку радио на нужную волну», — сказала соавтор Сесиль Матьё. «Процесс строго контролируется, чтобы обеспечить фазовое разделение правильным образом и в нужное время».