Внутри живых клеток множество важнейших процессов управляется структурами, известными как биомолекулярные конденсаты. В отличие от традиционных клеточных органелл, эти каплевидные скопления не окружены мембранами. Они помогают контролировать превращение генетических инструкций ДНК в белки, участвуют в утилизации клеточных отходов и даже могут подавлять рост опухолей. Долгое время ученые считали их простыми, неупорядоченными каплями жидкости из-за их способности сливаться, течь и быстро обмениваться компонентами.
Однако исследование, опубликованное 2 февраля 2026 года в журнале «Nature Structural and Molecular Biology», бросает вызов этому устоявшемуся мнению. Команда из Scripps Research обнаружила, что некоторые конденсаты – это вовсе не случайные сгустки. На самом деле они построены из сложных сетей тонких, нитевидных белковых филаментов. Этот внутренний каркас придает каплям определенную архитектуру, которая имеет решающее значение для их функционирования. Открытие указывает на новые стратегии лечения таких заболеваний, как рак и нейродегенеративные расстройства.
«С тех пор как мы осознали, что нарушения в формировании конденсатов лежат в основе многих заболеваний, было сложно разработать терапевтические подходы, поскольку у них, казалось, отсутствовала структура – не было конкретных элементов, за которые мог бы «зацепиться» препарат, – говорит Керен Ласкер, доцент Scripps Research и старший автор исследования. – Эта работа все меняет. Теперь мы видим, что у некоторых конденсатов есть внутренняя архитектура, и, что важно, эта структура необходима для их функции, что открывает возможность воздействовать на эти безмембранные сборки так же, как мы воздействуем на отдельные белки».
Чтобы понять, как конденсаты могут работать без мембран, лаборатория Ласкер изучила бактериальный белок PopZ. У некоторых палочковидных бактерий этот белок собирается на полюсах клетки, образуя конденсаты, которые организуют другие белки, необходимые для клеточного деления. Используя криоэлектронную томографию – метод, подобный компьютерной томографии на молекулярном уровне, – ученые смогли увидеть, что белки PopZ собираются в нити в ходе строго упорядоченного процесса. Эти нити затем образуют каркас, определяющий физические характеристики всего конденсата.
Исследователи также изучили поведение отдельных молекул PopZ и обнаружили, что белок меняет свою форму в зависимости от местоположения: одна конформация у него вне конденсата, и совсем другая – внутри. Чтобы доказать важность нитевидной структуры, команда создала мутантную версию белка, неспособную формировать филаменты. Конденсаты из такого белка стали более жидкими, а когда их ввели в живые бактерии, клетки перестали расти и не смогли правильно разделить свою ДНК. Это показало, что именно физические свойства конденсата, а не только его химический состав, жизненно важны для клетки.
Хотя эксперименты проводились на бактериях, выводы имеют более широкое значение. В клетках человека конденсаты на основе филаментов выполняют две основные задачи: утилизацию поврежденных белков и контроль клеточного роста. Нарушение работы «очищающих» конденсатов приводит к накоплению токсичных белков, что характерно для нейродегенеративных заболеваний, таких как боковой амиотрофический склероз. Сбой в работе конденсатов, регулирующих рост, может привести к развитию рака. Новое понимание архитектуры этих структур открывает возможность создания лекарств, которые будут исправлять их дезорганизацию, лежащую в основе болезней.