Инженеры впервые измерили pH в клеточных конденсатах
Ученые получили ключевой метод измерения pH и других возникающих свойств важных клеточных компартментов — биомолекулярных конденсатов, которые не имеют мембраны.
Конденсаты — это сообщества белков и нуклеиновых кислот, которые собираются и распадаются по мере необходимости. Ядрышко — известный конденсат, место сборки рибосом. Нарушение его функций лежит в основе рака, нейродегенерации и расстройств развития.
Впервые в этой области исследователи из лаборатории Рохита Паппу в McKelvey School of Engineering (Вашингтонский университет в Сент-Луисе) выяснили, как организованы субструктуры ядрышка. Эта организация создает уникальные pH-профили внутри ядрышек.
В исследовании, опубликованном в Cell, сообщается:
- Уникальный белковый состав придает ядрышкам кислый характер.
- Ядерные спеклы имеют тот же pH, что и ядро.
- Тельца Кахаля — более основные.
На основе пространственных протеомных данных и новых алгоритмов команда определила «молекулярные грамматики». Ключевая особенность многих белков ядрышка — наличие длинных кислых трактов, которые, как предположили ученые, помогают переносить протоны водорода внутрь.
Конденсация объединяет фазовое разделение и «липкие» взаимодействия между молекулами. Возникающие свойства (когда целое больше суммы частей) создают специфичные для конденсатов «физико-химические штрихкоды».
Разница в pH между конденсатами и нуклеоплазмой создает градиенты. Градиент pH генерирует протондвижущую силу, измеренную в -88 мДж на протон.
«Эта сила может облегчать направленное движение молекул РНК и белков, что является ключевым первым шагом в сборке рибосом», — отметил Мэтью Кинг, ведущий автор статьи.
По словам Рохита Паппу, эта работа дает элегантное решение проблемы специфичности биохимических реакций в конденсатах, которые ранее критиковали как «неспецифичные сгустки».
«Теперь у нас есть доказательства, что различный состав конденсатов генерирует различные физико-химические среды, и это может обеспечить основу для биохимической специфичности», — заключил Паппу.