Клетки используют движение, чтобы управлять молекулярными скоплениями

Молекулярная подвижность внутри клетки может быть ключом к пониманию того, как белки объединяются в конденсаты — важные структуры, регулирующие клеточные процессы. Новое исследование раскрывает роль движений молекул в этом тонком механизме.

Молекулярная подвижность как механизм запуска и регуляции клеточной конденсации показывает, что движение молекул способно не только перемещать вещества, но и локально запускать образование функциональных структур внутри клетки

Источник: Unsplash

В журнале Science Advances опубликована работа исследователей из Университета Вашингтона в Сент-Луисе и Университета Дьюка, посвященная тому, как молекулярная подвижность влияет на образование биомолекулярных конденсатов — структур, которые собирают ДНК, РНК и белки в определенных участках клетки.

Исследователи показали, что направленные движения молекул помогают достигать локального перенасыщения белков, необходимого для образования конденсатов. Это открытие опирается на наблюдение, что белки конденсируются, когда их концентрация превышает определенный порог. Подвижные молекулы способны создавать такие участки перенасыщения, стимулируя образование временных или устойчивых конденсатов.

Подвижность конденсата поддерживается сетью актина

Источник: Science Advances

Ранее, в 2019 году, лаборатория Люсии Стрейдер из Университета Дьюка обнаружила, что гормон ауксин регулирует активность белков-факторов транскрипции, перемещая их из ядра в цитоплазму. Там они накапливаются в конденсатах, пока не будут повторно активированы. Новое совместное исследование с лабораторией Рохита Паппу из Университета Вашингтона объясняет, как подвижность помогает удерживать эти конденсаты в цитоплазме.

Особую роль играет система актиновых нитей, внутренняя «скелетная» структура клетки, по которой движутся белки благодаря миозинам — моторным белкам, использующим энергию АТФ. Авторы показали, что нарушение актина ослабляет конденсацию, а его активность, наоборот, усиливает ее. Это говорит о том, что механизмы, основанные на движении, не просто поддерживают, но и регулируют конденсацию.

Роль актиновых нитей и миозинов в поддержании и усилении образования конденсатов подтверждает, что внутренняя клеточная «сеть» играет активную роль в управлении конденсацией, влияя на устойчивость и реакцию клетки на внешние сигналы

Источник: Unsplash

Полученные данные важны не только для понимания роста и реакции корней растений, но и для более широкого круга процессов, включая нейродегенеративные заболевания. В длинных клетках, таких как аксоны, подобные механизмы могут играть роль в передаче сигналов и устойчивости к повреждениям.

Исследователи планируют продолжить работу над тем, как различные типы подвижности влияют на конденсацию, и как это используется в разных клеточных контекстах. Это поможет глубже понять универсальные механизмы клеточной организации и адаптации.

Интерес к тому, как движение молекул формирует структуру клетки, постепенно расширяется от понимания внутренних конденсатов к более глобальным процессам — таким как перемещение самих клеток. Один из недавних примеров показывает, что даже без участия классических молекулярных моторов клетки способны передвигаться — об этом вы можете прочитать в этой статье.