Förekomsten av membranlösa organeller är en av de spännande och grundläggande dragen i cellbiologi. Flytande organeller, även kända som biomolekylära kondensat, är subcellulära fack som bildas genom fasseparation av makromolekyler som proteiner och RNA. Dessa fack tjänar olika cellulära funktioner, allt från membranhandel till RNA-bearbetning. En grundläggande fråga inom cellbiologi är hur dessa flytande organeller, som saknar ett omgivande membran, bibehåller sin integritet och undviker att smälta samman i cellens trånga miljö. Flera mekanismer har föreslagits för att förklara samexistensen av flytande organeller:

Fasseparering: Vätske-vätskefasseparation drivs av svaga interaktioner mellan specifika makromolekyler, såsom i sig störda proteiner och RNA-molekyler. Denna process resulterar i bildandet av koncentrerade droppar i cellen som är olika från den omgivande cytoplasman.

Ställningsproteiner: Vissa proteiner fungerar som ställningar eller organisatörer som underlättar sammansättningen och stabiliteten av flytande organeller. Dessa proteiner ger ett strukturellt ramverk som håller samman komponenterna i den flytande organellen och hindrar dem från att spridas. Exempel inkluderar ställningsproteiner såsom FUS och TDP-43 i stressgranuler.

Laddningseffekter: Laddade molekyler, inklusive RNA och vissa proteiner, kan bidra till stabiliteten hos flytande organeller genom elektrostatiska interaktioner. Motsatt laddade molekyler attraherar och bildar komplex som främjar bildandet och underhållet av fasseparerade droppar.

Gränssnitt för flytande och flytande: Gränssnitten mellan olika flytande organeller kan fungera som barriärer som hindrar dem från att smälta samman. Dessa gränssnitt kan stabiliseras av olika faktorer, inklusive förändringar i ytspänning, specifika molekylära interaktioner eller närvaron av membranassocierade proteiner.

Ändringar efter översättning: Den dynamiska regleringen av proteinmodifieringar, såsom fosforylering, acetylering och metylering, kan påverka fasseparationsbeteendet hos proteiner och påverka bildningen och stabiliteten av flytande organeller. Posttranslationella modifieringar kan förändra proteininteraktioner och deras tendens att genomgå fasseparation.

Cellulär uppdelning: Uppdelningen av celler i distinkta regioner, såsom kärnan, cytoplasman och olika membranbundna organeller, kan ytterligare bidra till samexistensen av flytande organeller. Olika cellulära fack ger unika miljöer med specifika biokemiska egenskaper som påverkar bildandet och stabiliteten av flytande organeller.

Dessa mekanismer arbetar tillsammans för att upprätthålla den rumsliga organisationen och funktionaliteten hos flytande organeller i celler. Störningar i dessa mekanismer kan leda till avvikande sammanslagning av flytande organeller, vilket har varit inblandat i olika sjukdomar, inklusive neurodegenerativa störningar. Att förstå mekanismerna som säkerställer samexistensen av flytande organeller är avgörande för att förstå cellulär organisation och funktion, såväl som för att utveckla potentiella terapeutiska strategier som riktar in sig på dessa strukturer vid sjukdom.