Biomolekularni kondenzati transportuju RNK molekule unutar ćelija za funkcije kao što su ćelijska signalizacija i regulacija ćelijskih procesa, ali malo se zna o tome kako formiraju različite kompozicione identitete, slično tome kako ulje i voda ostaju odvojeni.
Rohit V. Pappu, uvaženi profesor biomedicinskog inženjerstva Gene K. Beare na Školi inženjeringa McKelvei na Univerzitetu Vašington u Sent Luisu, u saradnji sa Ejmi S. Gladfelter, profesorom ćelijske biologije i biomedicinskog inženjerstva na Univerzitetu Duke, i njihove laboratorije su otkrile da redosled kojim se različiti molekuli RNK dodaju u kondenzate određuje kako će oni biti sastavljeni, pružajući nove informacije o tome kako se formiraju ovi važni ćelijski odeljci.
Papu je takođe direktor Centra za biomolekularne kondenzate u McKelvei School of Engineering, a Gladfelter je član Naučnog savetodavnog odbora centra.
Tim je došao do otkrića koristeći protein iz Ashbia gossipii, gljive sa dugim filamentima koja je blisko povezana sa kvascem. Koristeći žive ćelije, otkrili su da je nedostatak dinamičke kontrole, postignut sinhronizacijom proizvodnje RNK molekula, rezultirao gubitkom kompozicionog identiteta kondenzata, što je uticalo na sposobnost gljiva da formiraju duge, zdrave ćelije sa dobro definisanim grane.
Ove grane omogućavaju ćelijama da optimizuju rast u određenim oblastima kako bi ćelije mogle da istražuju i izvlače resurse iz okoline, a omogućene su sposobnošću pakovanja RNK molekula i njihovog lokalizovanja na mesta gde su potrebni, rekao je Pappu.
„Kondenzati su sredstva za regulaciju i transport RNK materijala, a ključno je osigurati da se održi kompozicioni identitet“, rekao je Papu.
„To što su interakcije koje uključuju RNK molekule dovoljno jake da osiguraju da se kompozicioni identitet može postići asinhronom proizvodnjom RNK je prilično izvanredno jer implicira da vreme postaje potpuno nova dimenzija koju treba da istražimo kada razmišljamo o formiranju kondenzata i stvaranju i održavanju. kompozicionog identiteta“.
„Vreme nudi tako moćan, ali često zanemaren mehanizam kontrole nad molekularnim ponašanjem“, rekao je Gladfelter. „Često se fokusiramo na molekularne detalje kao pokretače specifičnosti u tome kako se kompleksi u ćelijama sastavljaju. Ali ono što je ovaj rad otkrio je kako vreme pojavljivanja molekula može biti jednako moćno u informisanju koji se molekuli spajaju kada su u ćeliji.“
Ranije su istraživači mislili da interakcije specifične za sekvencu između proteina Vhi3 iz Ashbia gossipii i različitih molekula RNK omogućavaju spontanu kontrolu nad odvajanjem komponenti u kondenzatima i kompozicionim identitetom. U novom istraživanju, Papu i Gladfelter timovi su koristili teoriju i proračune za kreiranje pravila za analizu podataka iz svojih eksperimenata.
„Pokazalo se da pravila koja regulišu spontanu kontrolu nad kompozicionim identitetom nisu dovoljna da objasne ponašanje ovih sistema“, rekao je Papu. „Umesto toga, vreme je važno: redosled kojim se različiti molekuli RNK dodaju u smešu određuje da li će ternarni sistem biti dobro izmešan ili kompoziciono različit. Naše studije su identifikovale karakteristike molekula RNK koje doprinose dinamičkoj kontroli nad kompozicionim identitetom kondenzata.“
Ubuduće, tim će razmotriti da li se kompozicioni identitet kondenzata, ostvaren dinamičkom kontrolom, može regulisati aktivnim procesima i da li je preslušavanje između kondenzata takođe pod dinamičkom kontrolom. Odgovori na ova pitanja mogu pomoći istraživačima da shvate kako kondenzati doprinose nizu funkcija na koje utiču gljive, kao i da razumeju biologiju kondenzata u aksonima, srčanim miocitima i drugim tipovima ćelija gde je potrebna prostorna i vremenska kontrola.
„Ako razumemo kako se postiže dinamička kontrola nad kompozicionim identitetom, onda možemo pronaći načine da konstruišemo ćelije, posebno gljive, da postignu funkcionalno relevantne i kompoziciono različite kondenzate kao nove materijale koji obavljaju funkcije po meri u željenim prostorima u željeno vreme – san o sintetička biologija“, rekao je Pappu.
