386 подписчиков

📖 Некоторое время назад было принято считать, что пространственная и временная синхронизация биологических процессов, протекающих на уровне отдельной живой клетки, реализуется преимущественно при помощи мембранных органелл. К настоящему моменту накоплено немало данных о том, что внутриклеточная компартментализация может достигаться иным путем, а именно, за счёт формирования биомолекулярных конденсатов.

Биомолекулярные конденсаты – безмембранные образования внутри клетки, которые представляют собой комплексные гетерогенные структуры на основе ключевых биополимеров (белков, нуклеиновых кислот). Формирование конденсатов обусловлено разделением фаз на границе жидкость-жидкость. Именно за счёт разделения фаз может реализовываться пространственное и временное разобщение функций различных частей клетки. Считалось, что конденсаты формируются в основном в микромасштабе и их величина составляет около 1 µm. В недавних работах отмечается, что микроскопические конденсаты, вероятно, кластеризуются в более крупные образования (во всяком случае в составе цитоплазмы) и могут достигать размера порядка 100 µm.

Подобные конденсаты были охарактеризованы несколькими независимыми исследовательскими группами, отмечено их участие в самых разных биологических процессах – эмбриогенезе, оогенезе, биосинтезе нуклеиновых кислот, развитии патологий:

🔹 Разделение фаз внутри комплексов белков и ДНК/РНК обеспечивает клеточный сигналлинг, формирование рибосом, транскрипцию генов. Так, например, белок шелтерин формирует мультикомпонентные конденсаты на теломерных участках ДНК, которые должны быть защищены от действия клеточных систем репарации ДНК.

🔹 При развитии нейродегенративных заболеваний - болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, бокового амиотрофоного склероза - в клетках происходит патологическое накопление и аггрегация белков. Понимание механизмов переключения фазовых состояний белков (конденсированное жидкое/гидрогель) внутри клетки критически значимо для исследований в этой области.

🔹 Формирование и миграция P-гранул (РНК+белок) в ооцитах и зиготах Caenorhabditis elegans играют критическую роль в процессе эмбриогенеза.

Накопление знаний о физико-химических аспектах формирования молекулярных конденсатов в клетках существенно расширило, а местами и перевернуло «классические» представления о процессах, протекающих в клетке. Их совокупность объединилась в относительно новое направление современной науки – soft living matter physics, рассматривающее конденсированное состояние вещества именно в контексте живых систем, что безусловно открывает новые перспективы, как в фундаментальных, так и прикладных аспектах системной биологии.

📖 Некоторое время назад было принято считать, что пространственная и временная синхронизация биологических процессов, протекающих на уровне отдельной живой клетки, реализуется преимущественно при...

00:05

2 минуты

19 октября 2023