Forskare vid EMBL Heidelberg har visat att övergången från flytande till fast substans är viktig för funktionen hos membranlösa organeller.

Termen "fasövergång" kan till en början frammana bilder av issmältning eller vattenånga som kondenserar på ett kallt glas. Inom biologi spelar fasövergång en roll i processer som lipidbiskiktsbildning eller spontan avblandning av proteindroppar. I en nyligen publicerad tidning i Cell , har Ephrussi- och Mahamid-grupperna vid EMBL Heidelberg nu visat hur fasövergångar i protein-RNA-droppar kan påverka deras biologiska funktion.

För att reglera de många cellulära funktionerna i en organism måste biokemiska processer inom enskilda celler regleras exakt i tid och rum. Medan organeller som kärnan eller det endoplasmatiska retikulum är inneslutna av membran och därigenom fysiskt separerar vissa reaktioner och processer från andra, innehåller cellutrymmet också en annan klass av organeller utan membran, kallade kondensat. Liksom deras membranbundna motsvarigheter styr kondensat specifika funktioner i en cell.

I sin senaste studie fokuserade EMBL-forskarna på ett specifikt mRNA, oskar, och dess roll i embryonutvecklingen i modellorganismen Drosophila melanogaster (fruktfluga). I det växande fruktflugaägget måste oskar-mRNA lokaliseras till en specifik position i cellen för att lägga grunden för utvecklingen av det framtida embryot. oskar mRNA finns i ribonukleoprotein (RNP) granulat som innehåller proteiner bundna till RNA. Dessa är ett exempel på membranlösa kondensat. Vad EMBL-forskarna nu kunde visa är att dessa granuler har fasta egenskaper i det växande fruktflugaägget.

"Kondensat ses vanligtvis som vätskor. Men vi fann att ett fast tillstånd av oskar RNP-granuler är avgörande för lokalisering och funktion av oskar mRNA", förklarade Mainak Bose, postdoc i Ephrussi- och Mahamid-grupperna, och första författare till studien. "När vi genetiskt modifierade granulerna i Drosophila oocyter för att vara vätskeliknande, resulterade det i en mängd defekter i de utvecklade embryona."

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. + Utforska vidare

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