Жидкие капли представляют собой высокодинамичные цитоплазматические агрегаты белков без видимой структуры. За последние два года они привлекли значительное внимание в связи с их ключевыми функциями в клетке и их связью с рядом заболеваний. Хотя впервые они были обнаружены много лет назад - их обнаружил Рамон-и-Кахаль, - внимание, которое они привлекают, появилось так же недавно, как и название, данное для их описания. Ученые заинтригованы тем, что эти белковые агрегаты, которые напоминают капли масла в водной среде клеточной цитоплазмы, настолько важны для клеточной активности и регуляции, что их описывают как безмембранные органеллы.
Исследование, опубликованное в eLife под руководством исследователя ICREA Рауля Мендеса и в сотрудничестве с Ксавьером Сальвателлой из IRB Barcelona, представляет собой один из наиболее подробных примеров регуляции динамики этих похожих на жидкость капель - которые в данном случае составляют CPEB4 - во время клеточного цикла.
CPEB4 представляет собой РНК-связывающий белок, который проявляет свою активность в цитоплазме, активируя или подавляя трансляцию информационной РНК (мРНК) в белки. Предыдущая работа группы описывала, как CPEB4 регулирует время экспрессии регуляторов клеточного деления.
Среди других особенностей CPEB4 характеризуется наличием неструктурированных участков, то есть областей белков, которые остаются развернутыми, которые ответственны за опосредование развития жидкоподобных капель и регуляцию их во время клеточного цикл.
Джордина Гильен-Буашет, научный сотрудник лаборатории Мендеса, которая вскоре займет новую должность в лаборатории Макса Планка в Германии, чтобы продолжить изучение жидкоподобных капель, посвятила последние семь лет CPEB4. механика. Эти белки участвуют в многочисленных функциях клеток, а также связаны с нейродегенеративными заболеваниями и раком.
Guillén-Boixet наблюдал, что молекулы CPEB4 узнают друг друга через свои дезорганизованные области и связываются, образуя эти капельные структуры, изолирующие мРНК и скрывающие ее от рибосом, тем самым предотвращая ее трансляцию в белок. Универсальность и динамика этой агрегации позволяет легко обратить ее вспять, когда клетке необходимо перевести РНК в белки.
Команда Мендес подробно описала, как формируются и распадаются капли CPEB4, а также киназы, участвующие в фосфорилировании белков, необходимых для разрушения агрегатов и высвобождения мРНК.
В дополнение к пониманию того, как CPEB4 регулируется во время клеточного цикла, исследование укрепляет два понятия в отношении жидкоподобных капель - органелл, которые обладают способностью регулировать активность белков и мРНК и «которые ранее считались диспергироваться в цитоплазме», - говорит Мендес.
Во-первых, исследователи считают, что подавляющее большинство РНК-связывающих белков, вероятно, образуют эти органеллы. «Это первое исследование, которое характеризует, как этот процесс регулируется во время клеточного цикла для белка, который связывает и регулирует трансляцию семейства мРНК, и открывает путь для тестирования других семейств», - добавляет он..
Вторая идея заключается в том, что только неупорядоченные белки или неупорядоченные участки могут образовывать белковые капли.
На самом деле, большинство человеческих белков имеют неупорядоченные участки. «Эволюция выбрала неупорядоченные области, вероятно, потому, что они придают белкам динамику и универсальность - более высокую скорость сборки и разборки взаимодействий - что выгодно для передачи сигналов», - объясняет Ксавьер Сальвателла, исследователь ICREA в IRB Barcelona, который специализируется на молекулярной биофизике и неупорядоченных белках.
Эти белки не свободно плавают в цитоплазме, а группируются определенным образом, образуя компартменты, в таком порядке, который позволяет им выполнять клеточные функции. Вот почему все более точное описание этих безмембранных органелл так важно в биологии», - добавляют они.