• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
15.09.2021
ФизТех
2 186

В МФТИ изучили внутриклеточную передачу сигнала при помощи разделения фаз

4.5

Ученые из Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ изучили имеющиеся данные о процессе разделения жидких фаз в клетках. Биофизики предположили, что существует взаимосвязь между разными процессами разделения жидкостей, а последовательность разделений передает сигнал от внешней среды внутрь клетки. Понимание процесса разделения фаз может помочь в изучении причин некоторых болезней.

Клеточная структура под микроскопом / ©www.vokrugsveta.ru / Автор: Godefridus Victorinus

Работа опубликована в журнале Biochimica et Biophysica Acta. Большинство биохимических реакций внутри клеток происходит в ограниченных пространствах. Некоторые процессы протекают внутри «классических» органелл, таких как ядро, митохондрии и другие. Эти органеллы отделены от остального внутриклеточного пространства двухслойными липидными мембранами.

Помимо мембранных органелл, существуют также внутриклеточные включения, не имеющие мембран. Некоторые из них представляют собой твердые белковые тела или нерастворимые скопления, содержащие сшитые белки и другие биологические молекулы.

Однако существуют также многочисленные клеточные тела, которые представляют собой капли жидкости, образованные в результате фазового разделения «жидкость — жидкость», — так называемые безмембранные органеллы (схема внутреннего устройства клетки изображена на рисунке 1).

Рисунок 1. Схема клетки / ©Википедия

Разделение фаз в биологических системах обычно обеспечивается специальными белками, которые имеют внутренне неупорядоченные области и часто способны связываться с РНК и/или ДНК. Разделение жидких фаз основано на слабых взаимодействиях между биополимерами, однако точные механизмы фазового разделения и биогенеза безмембранных органелл до сих пор полностью не изучены.

Нарушения процессов разделения фаз часто служат причиной различных патологий. Так как это явление играет значительную роль в работе нейронов, его изменение может вызвать раннюю деменцию, боковой амиотрофический склероз, а еще болезни Альцгеймера и Паркинсона. Некоторые виды рака также могут быть вызваны сбоями фазового разделения в клетках. Полное понимание процессов разделения фаз и их роли в биохимии клетки может помочь в борьбе со многими тяжелыми заболеваниями.

В работе ученые кратко описывают основные принципы разделения фаз в живых клетках. Авторы нашли взаимосвязь между разными процессами разделения фаз и предположили, что с помощью этого механизма клетка может получать сигналы об изменении внешних условий, практически не затрачивая энергии.
Согласно разработанной учеными модели, перераспределение липидов в мембране вследствие разделения жидких фаз может запускать процессы фазового разделения белков, которые, в свою очередь, могут запускать или останавливать другие биохимические процессы в клетке (схема передачи сигнала изображена на рисунке 2).

Рисунок 2. Схема передачи сигнала при помощи разделения жидких фаз / ©www.sciencedirect.com

«Из-за своей жидкой природы и отсутствия мембран клеточные тела, образованные разделением фаз, могут быстро обмениваться молекулами с окружающей средой, а также быстро образовываться и распадаться в ответ на различные сигналы. Разделение фаз обеспечивает сортировку белков, нуклеинивых кислот и метаболитов в клетке, ускоряет сборку метаболических и сигнальных комплексов и обеспечивает эффективный транспорт субстратов к ним», — рассказывает Семен Нестеров, научный сотрудник лаборатории старения и возрастных нейродегенеративных заболеваний Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ.

«Механизм практически не требует энергии, поэтому клетка способна реагировать даже на кажущиеся незначительными изменения внешних условий и экономить энергию при транспорте молекул. Мы предполагаем, что на механизме разделения жидких фаз может быть основана ранее не исследованная система передачи сигналов внутри клеток.

Понимание ее работы может приблизить нас к излечению крайне тяжелых болезней, в том числе некоторых видов рака», — дополняет Владимир Уверский, научный сотрудник лаборатории старения и возрастных нейродегенеративных заболеваний МФТИ и Университета Южной Флориды (США). Модель поможет в дальнейших исследованиях процесса разделения жидких фаз и передачи сигнала внутри клеток.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
9 часов назад
Андрей

Индийские палеонтологи обнаружили 27 крупных позвонков древней змеи эпохи раннего эоцена, которую отнесли к новому виду. По оценкам исследователей, это самый крупный представитель семейства Madtsoiidae, чей рост мог достигать 15 метров. Ему дали имя в честь индийского божества.

16 апреля
Игорь Байдов

Инженеры Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США предложили способ, который поможет будущим колонизаторам Луны и их технике противостоять опасной лунной пыли. Речь идет об электродинамическом пылезащитном экране, чем-то напоминающем работу метлы.

16 апреля
Юлия Трепалина

В новом исследовании команда ученых из Австралии рассказала, какие факторы в тех или иных местах проживания людей способствуют сниженному риску деменции. Одним из них оказалась криминогенная обстановка.

16 апреля
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу: тихоходки способны повышать уровень продуктов генов репарации ДНК до такой степени, что это позволяет сделать их одними из самых распространенных в своем геноме. Среди прочего это помогает им выдерживать экстремальную радиацию.

Позавчера, 11:00
НИУ ВШЭ

Северный Кавказ играл ключевую роль в древней колонизации Евразии и формировании ее культурного и генетического наследия, однако до сих пор не до конца изучена генетическая история носителей местных культур. Ученые впервые провели глубокое секвенирование древней ДНК представителей кобанской культуры, сформировавшейся в позднем бронзовом веке на Северном Кавказе, и сравнили ее с генетическими данными современных народов Кавказа. Результаты работы подтвердили роль носителей кобанской культуры как древнего генетического моста между бронзовым и железным веками на Северном Кавказе.

Позавчера, 11:48
Игорь Байдов

Во время лабораторного эксперимента канадские биологи проявили неосторожность, благодаря чему узнали, что шмели куда менее уязвимы к экстремальным погодным условиям и более выносливы, чем считалось ранее.

8 апреля
Василий Парфенов

Режим работы, количество трудовых часов в неделю и экономическую стабильность профессии прочно ассоциируют с благополучием человека. Количественно и качественно определить эти взаимосвязи получается редко — нужны большие выборки респондентов и длительное время наблюдений. Автор новой научной работы использовал долговременное исследование более чем семи тысяч американцев, чтобы выявить основные эффекты паттернов трудовой деятельности на психическое и физическое здоровье работающих людей.

28 марта
Игорь Байдов

Американская компания JetZero, которая обещает произвести фурор в гражданской авиации, получила сертификат летной годности на испытания уменьшенной копии разрабатываемого ею сверхэффективного реактивного авиалайнера со «смешанным крылом». Предстоящая программа летных испытаний будет направлена на оценку летно-технических характеристик самолета, его устойчивости и управляемости.

21 марта
Дарья Г.

По спектральным данным от «Джеймса Уэбба» и результатам компьютерного моделирования атмосферы астрономы показали, что экзопланета LHS 1140 b — мир-океан. Причем по характеристикам это лучший на сегодня потенциально обитаемый мир, подходящий для пристального изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: