Onderzoekers van EMBL Heidelberg hebben aangetoond dat de overgang van vloeibaar naar vast belangrijk is voor de functie van membraanloze organellen.

De term "faseovergang" zou in eerste instantie beelden kunnen oproepen van smeltend ijs of condenserende waterdamp op een koud glas. In de biologie speelt faseovergang een rol bij processen zoals de vorming van lipidendubbellagen of de spontane ontmenging van eiwitdruppeltjes. In een recent artikel gepubliceerd in Cell , hebben de Ephrussi- en Mahamid-groepen van EMBL Heidelberg nu laten zien hoe faseovergangen in eiwit-RNA-druppeltjes hun biologische functie kunnen beïnvloeden.

Om de vele cellulaire functies binnen een organisme te reguleren, moeten biochemische processen binnen individuele cellen nauwkeurig worden geregeld in tijd en ruimte. Terwijl organellen zoals de kern of het endoplasmatisch reticulum worden omsloten door membranen en daardoor bepaalde reacties en processen fysiek van andere scheiden, bevat de cellulaire ruimte ook een andere klasse organellen zonder membranen, condensaten genaamd. Net als hun membraangebonden tegenhangers, regelen condensaten specifieke functies in een cel.

In hun laatste onderzoek richtten de EMBL-wetenschappers zich op één specifiek mRNA, oskar, en zijn rol in de embryonale ontwikkeling in het modelorganisme Drosophila melanogaster (fruitvlieg). In het zich ontwikkelende fruitvliegei moet oskar-mRNA zich op een specifieke positie in de cel lokaliseren om de basis te leggen voor de ontwikkeling van het toekomstige embryo. oskar-mRNA wordt aangetroffen in ribonucleoproteïne (RNP) -korrels die eiwitten bevatten die aan het RNA zijn gebonden. Dit zijn een voorbeeld van membraanloze condensaten. Wat de EMBL-onderzoekers nu konden aantonen, is dat deze korrels vaste eigenschappen hebben in het zich ontwikkelende fruitvliegenei.

"Condensaten worden doorgaans gezien als vloeistoffen. Maar we ontdekten dat een vaste toestand van oskar RNP-korrels cruciaal is voor de lokalisatie en functie van oskar-mRNA", legt Mainak Bose, postdoc in de Ephrussi- en Mahamid-groepen, en eerste auteur van de studie uit. "Toen we de korrels in Drosophila-eicellen genetisch manipuleerden om vloeistofachtig te zijn, resulteerde dit in een groot aantal defecten in de zich ontwikkelende embryo's."

These findings demonstrate the importance of the physical properties of condensates for their physiological functions, something that was until now believed to be governed by their biochemical properties alone. "Our work highlights how interactions and properties at the molecular level govern the biophysical properties and functions of condensates on the cellular and even organismal scale," concluded Bose. + Verder verkennen

Endoplasmic reticulum found to contact at least two membraneless compartments and influence their behavior