В МФТИ изучили внутриклеточную передачу сигнала при помощи разделения фаз
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.
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).
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).
«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.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно