מהנדסים מודדים pH בקונדנסטים של תאים

פרסומת
X-ray_Promo1


למדענים המנסים להבין את המאפיינים הפיזיקליים והכימיים השולטים בקונדנסטים ביו-מולקולריים יש כעת דרך מכרעת למדוד את ה-pH ותכונות מתעוררות אחרות של תאים סלולריים חידתיים אלו, אם כי חשובים.

פרסומת

קונדנסטים הם קהילות של חלבונים וחומצות גרעין. חסר להם קרום ומתחברים ומתפרקים לפי הצורך. הגרעין הוא עיבוי בולט בתאים. זה משרת תפקידים חיוניים בפיזיולוגיה התאית והוא האתר של ייצור הריבוזומים.

ריבוזומים הם המכלולים הרב-חלבונים וה-RNA שבהם הקוד הגנטי מתורגם לסינתזה של חלבונים. פגיעה בייצור הריבוזומים ותפקוד לקוי גרעיני אחרים נמצאים בלב של סרטן, ניוון עצבי והפרעות התפתחותיות.

בראשונה לתחום הקונדנסט, חוקרים מהמעבדה של רוהיט פפו, הפרופסור הנכבד להנדסה ביו-רפואית של ג'ין ק. ביר ועמיתיו במרכז לקונדנסטים ביו-מולקולריים בבית הספר להנדסה מק'קלווי באוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס. לגלות כיצד מורכבים תתי-מבנים גרעיניים. ארגון זה מוליד פרופילי pH ייחודיים בתוך נוקלאולי, אותם הם מדדו והשוו עם ה-pH של עיבויים שאינם גרעיניים קרובים, כולל כתמים גרעיניים וגופי קאג'אל.

במחקר, שפורסם באינטרנט ב תָא, המחברים מדווחים שהרכבי החלבון המובהקים של נוקלאולי מעניקים להם אופי חומצי, בעוד שלכתמים גרעיניים יש את אותו ה-pH כמו הגרעין, וגופי הקאג'ל בסיסיים יותר.

בהתבסס על נתוני פרוטאומיקה מרחביים מהמעבדה של אמה לונדברג, פרופסור חבר לביו-הנדסה באוניברסיטת סטנפורד, ואלגוריתמים חדשניים שפותחו על ידי Kiersten Ruff, חוקר צוות ב-MKelvey, ועמיתיו במעבדת Pappu, הצוות זיהה "דקדוקים מולקולריים" ייחודיים. כולל נוכחות של חלבונים עם דרכי חומציות ארוכות כמאפיין מרכזי של חלבונים גרעיניים רבים. זה, טען הצוות, חייב לעזור לשאת פרוטוני מימן לתוך נוקלאולי (pH הוא מדידת הפעילות של פרוטונים).

קונדנסטים הם כמו התכנסות של אנשים על קומת כינוסים. אין קירות ששומרים אותם במקומם; רק שיחות נוצצות בהובלת כמה יחידי מפתח — ה"פיגומים". קהילת המולקולות שמתחברות יחד מאפשרת תכונות מתעוררות בקונדנסטים, כמו pH פנימי בנוקלאולים.

עיבוי נוצר באמצעות תהליך שהצוות מכנה כעת עיבוי. זה משלב הפרדת פאזות – תחשוב על פירוק של שמן ומים – ואינטראקציות דביקות בין מולקולות שאוהבות להיקשר אחת לשנייה.

"ביומולקולות מוגדרות על ידי שילוב של אינטראקציות ספציפיות ופרופילי מסיסות מובהקים. עיבוי כרוך במכלול האינטראקציות הללו, וזה גורם למה שידוע כמאפיינים מתעוררים", אמר מתיו קינג, עמית פוסט-דוקטורט במעבדת פאפו והמחבר הראשי של הספר הנייר.

המחקר החדש מספק נקודת מוצא להבנה כיצד מאפיינים מתעוררים, לפיהם השלם גדול מסך חלקיו, מובילים ל"ברקודים פיזיקוכימיים" ספציפיים לעיבוי, לפי קינג.

הבדלים ב-pH בין קונדנסטים והנוקלאופלזמה שמסביב יוצרים שיפועים ו"שיפוע pH מייצר את מה שמכונה כוח מניע פרוטונים", אמר קינג.

כוח המניע של פרוטון זה, שנמדד ב-88 mJ לפרוטון, "ייתכן שיוכל להקל על תנועה כיוונית של מולקולות RNA וחלבון, שהוא שלב ראשון ועיקרי לאפשר הרכבה ריבוזומלית", הוסיף קינג.

להביא בדיקות כימיות למקום הנכון בתאים ולמדוד את הקונדנסטים דרשו חידושים טכנולוגיים שכללו תרומות של שותפי הפרויקט של McKelvey, מייקל Vahey, עוזר פרופסור להנדסה ביו-רפואית, ומתיו לו, פרופסור חבר להנדסת חשמל ומערכות.

לדברי פאפו, עבודה זו "נותנת פתרון אלגנטי לאתגר שרואים ביוכימאים רבים למושג הקונדנסט".

תגובות סלולריות דורשות ספציפיות. כל תגובה ביוכימית חייבת להתרחש במקום הנכון, בזמן הנכון, וחייבת לכלול סטים ספציפיים של חלבונים וחומצות גרעין.

"קונדנסטים זכו לעתים קרובות לביקורת בתור כתמים לא ספציפיים", אמר פאפו.

הודות למחקר החדש הזה, לכתמים האלה יש בבירור תכונות פיזיוכימיות ספציפיות.

"יש לנו כעת הוכחות לכך שהטיות קומפוזיציה ברורות של קונדנסטים מייצרות סביבות פיזיקוכימיות שונות, וזה עשוי לספק את הבסיס לסגוליות ביוכימית", ציין פפו.



קישור לכתבת המקור – 2024-03-18 20:22:24

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר