试图了解细胞的室内设计
你怎么想象我们细胞的内部?通常与小型工厂相比,细胞找到了智能和复杂的方式来组织他们的室内设计。大多数生物过程需要细胞在合适的时间将蛋白质和核酸(如DNA)等结构聚集在一起。基础科学研究所(IBS,韩国)软体和生命物质中心的科学家们已经解释了如何在体外形成由蛋白质和DNA组成的液体状液滴。目前,人们对了解产生这种液滴背后的分子机制非常感兴趣,因为它与一些人类疾病有关,例如肌萎缩侧索硬化症(ALS)。结果发表在“ 生物物理学杂志”上,显示了DNA序列在这种液滴形成中的重要性。
就像墙壁将工厂分成几个部门一样,细胞具有脂质膜,将其空间分成细胞器。然而,在过去的10年中,科学家已经意识到,一些未被膜包围的细胞区室,也称为无膜细胞器,表现得像致密的液滴。有点像在开放空间办公室开会工作的团队,这些是具有特定任务的动态组件。然而,这些无膜细胞器是如何组装的,并且它们受其含量的影响尚不清楚。
为了回答其中一些问题,IBS科学家测试了不同DNA序列如何与一个重复氨基酸制成的简单蛋白质形成液滴; 赖氨酸(聚-L-赖氨酸)。两者收费相反,因此互相吸引,但仍能保持解决方案。
IBS团队比较了双链和单链DNA。双链DNA被扭曲成螺旋状的螺旋形楼梯。楼梯的每个步骤由两个键合的核苷酸制成:腺嘌呤与胸腺嘧啶(AT)和鸟嘌呤与胞嘧啶(GC)。由于其螺旋结构,双链DNA非常坚硬,并且通常被建模为刚性杆。相反,单链DNA - 垂直方向上的阶梯的一半,具有不成对的核苷酸 - 更灵活。
“这是一个令人沮丧的时期,大约两年前,当我们想要形成含有双链DNA和聚L-赖氨酸的模型液滴系统时,”该研究的主要贡献者Anisha Shakya回忆道。“两者一直在聚集并沉淀。另一方面,单链DNA很容易形成液滴。” 这个结果虽然起初令人沮丧,但导致Shakya寻求更深层次的解释。
参与该研究的两位IBS研究人员发现,即使两个DNA分子之间的总电荷相同,DNA序列也最终决定了液体状液滴的稳定性和外观。“由于DNA分子的刚性可以根据其核苷酸序列进行微调,我们比较了具有相同变化密度但序列不同的DNA分子,”John T. King解释道。例如,仅具有T的单链DNA比仅具有A的单链DNA更容易形成液滴。原因是poly(T)比poly(A)更柔韧。一致地,已知富含A和T的双链DNA比聚(GC)更硬,并且需要添加更多的盐以获得液滴。
研究小组还证明,三磷酸腺苷(ATP)通常作为细胞的燃料来源,促进液体状液滴的形成。聚L-赖氨酸和双链DNA的混合物通常在低盐浓度下沉淀,在ATP存在下容易形成稳定的液体状液滴。这是检验核酸灵活性如何影响液 - 液相分离的完美平台。“最令人着迷的部分是想象细胞如何利用这种依赖序列的信息来指导和调节体内液 - 液相分离,”Shakya总结道。
推荐内容
-
维京鳕鱼骨头的DNA表明欧洲鱼类贸易有1000年的历史
挪威以其鳕鱼而闻名。每年从其北部海岸产卵的北极种群的捕捞量出口到欧洲,用于从英国鱼和薯条到西班牙巴卡罗炖菜的主食。现在,今天发...
-
第一个水母基因组揭示了复杂的身体计划的古老开端
水母经历了惊人的变态,从在海底生长的小息肉到带有刺痛触手的游泳medusae。这种变形对他们起到了很好的作用,在地球上进行了超过5亿年的大
-
全基因组研究证实了六个老虎亚种
野外仍有不到4,000只自由放养的老虎。保护这些剩余老虎的努力也受到不确定性的阻碍,即它们是代表六个,五个还是仅仅两个亚种。现在,研究
-
如果表观遗传时钟快速运行 乳腺癌风险会升高
癌症的风险与年龄相关,可以通过各种方式来衡量。最简单的措施 - 年龄 - 可能不是最好的。相反,通过测量生物学年龄可以更好地估计癌症
-
抗药性'超级细菌'在美国发现
Superbug细菌影响了200万人,每年至少杀死23,000名美国人。一种常见的细菌虫子通过抵抗一轮或更多的抗生素变成超级细菌,导致& 39;虫& 39;
-
新发现的遗传密码控制感染期间的细菌存活
允许细胞存储生命必需信息的遗传密码是众所周知的。四个核苷酸,缩写为A,C,G和T,拼写出编码所有蛋白质细胞所需的DNA序列。麻省理工学院
-
新技术可以防止导管上的危险生物膜
生物膜经常涂覆在导管和各种医疗植入物和假体的表面上,在那里它们可以引起危及生命的感染。Sahlgrenska学院的新研究表明,涂有一定活化剂
-
植物如何利用微生物来获取营养
罗格斯大学领导的研究小组已经发现植物如何利用土壤中的微生物来获取养分,这一过程可以用来促进作物生长,对抗杂草并减少使用污染性肥...
-
研究人员发现了控制植物根系发育的新机制
包括Kun Yue,Tom Beeckman和Ive De Smet(VIB UGent)在内的国际研究团队发现了一种新的细胞分裂调节剂,用于塑造植物根系,蛋白质
-
快速基因克隆技术将改变作物病害的保护
研究人员开创了一种新方法,使他们能够从野生植物中快速募集抗病基因并将其转移到国内作物中。John Innes Center的研究人员与美国和澳大