Миозин управляет движением для поддержания клеточных процессов
Биомолекулярные конденсаты — это отдельные молекулярные сообщества из ДНК, РНК и белков, которые «конденсируют» молекулы в ключевых местах внутри клеток. Усилия учёных сосредоточены на выяснении многочисленных способов контроля, модуляции и регуляции конденсации в клетках.
В исследовании, опубликованном в Science Advances, биомедики из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Университета Дьюка сообщают о новых данных о роли направленного движения молекул как движущей силы конденсации в клетках.
«Конденсация белка требует превышения специфических для белка концентраций насыщения. Молекулы, которые движутся направленно, могут обеспечить локальное перенасыщение, позволяя направленному движению управлять конденсацией», — сказал Рохит Паппу, профессор биомедицинской инженерии в Школе инженерии Маккелви.
Растительный гормон ауксин стимулирует рост молодых клеток растений через активность белков, известных как факторы транскрипции. Старые клетки «заставляют» ауксин замолчать, обеспечивая отделение этих факторов транскрипции от ядра в цитоплазму, где они хранятся в конденсатах. Это открытие, сделанное в 2019 году лабораторией Люсии Стрейдер, профессора биологии Медицинской школы Университета Дьюка, предоставило механизм, основанный на конденсатах, для давнего наблюдения о таком разделении факторов транскрипции.
Теперь лаборатории Паппу и Стрейдер выяснили, как подвижность помогает поддерживать цитоплазматические конденсаты, обеспечивая способность реагировать на стресс, а также позволяя транспортировать молекулы внутри и между клетками растений.
Исследование, имеющее прямое значение для того, как корневые системы управляют реакциями на растительные гормоны, также имеет более широкие последствия для понимания конденсации других подвижных белков, которые движутся под влиянием моторных белков миозина.
Миозины — это АТФ-зависимые моторные белки, связанные с актиновыми филаментами, которые служат балками и фермами для клеток. Команда обнаружила, что опосредованное актином движение конденсатов усиливает конденсацию, тогда как разрушение актина ослабляет её.
«Эта работа дала нам новое понимание регуляции конденсации, объединив несколько дисциплин для построения этой модели. Подвижность внутри клетки — это не просто вопрос того, куда движутся молекулы, но и влияет на то, образуют ли они конденсаты. Эта конденсация, поддерживаемая подвижностью, может быть широко распространена среди различных типов клеток и царств», — сказала Стрейдер.
В будущем команда стремится выяснить, как растения используют различные режимы конденсации факторов, реагирующих на ауксин, в контексте развития корней. Работа также имеет прямое отношение к потенциальной роли подвижности в влиянии на конденсацию в длинных клетках, таких как аксоны, что может влиять на нейропередачу и нейродегенерацию.