Как последовательность ДНК влияет на образование жидкоподобных капель в клетке

Ученые из Центра мягкой и живой материи Института фундаментальных наук (IBS, Южная Корея) выяснили, как последовательность и структура ДНК определяют образование жидкоподобных капель (мембране-независимых органелл) с белками in vitro. Эти динамические клеточные компартменты связаны с такими заболеваниями, как боковой амиотрофический склероз (БАС). Результаты опубликованы в Biophysical Journal.

Ключевые выводы:

• Гибкость важнее заряда: Даже при одинаковом общем электрическом заряде последовательность ДНК (и, как следствие, её гибкость) определяет стабильность и образование капель.

  • Одноцепочечная ДНК, состоящая только из тимина (poly(T)), образует капли легче, чем состоящая только из аденина (poly(A)), так как poly(T) более гибкая.
  • Двухцепочечная ДНК, богатая A-T парами (более жёсткая), для образования капель требует больше солей, чем ДНК, богатая G-C парами.

• Роль АТФ: Аденозинтрифосфат (АТФ), обычно источник энергии в клетках, способствует образованию стабильных жидкоподобных капель из poly-L-лизина и двухцепочечной ДНК, которые в его отсутствие просто выпадают в осадок.

• Структурное различие: Изначально эксперименты показали, что одноцепочечная ДНК легко образует капли с белком poly-L-лизином, в то время как двухцепочечная ДНК (более жёсткая) в тех же условиях агрегирует и выпадает в осадок. Это наблюдение стало отправной точкой для исследования.

Исследование предоставляет модель для изучения того, как гибкость нуклеиновых кислот влияет на жидкофазное разделение, и как клетки могут использовать зависимую от последовательности информацию для регуляции этого процесса in vivo.