工程师完成第一件事测量细胞冷凝液的pH值

科学家们试图了解控制生物分子凝聚物的物理和化学特性，现在有了一种重要的方法来测量这些神秘但重要的细胞区室的pH值和其他新特性。

冷凝物是蛋白质和核酸的群落。它们缺乏膜，会根据需要聚集在一起或分开。核仁是细胞中突出的凝结物。它在细胞生理学中发挥着重要作用，并且是核糖体产生的场所。

核糖体是多蛋白质和RNA的组合体，遗传密码在核糖体中被翻译以合成蛋白质。核糖体产生受损和其他核仁功能障碍是癌症、神经变性和发育障碍的核心。

来自生物医学工程GeneK.Beare杰出教授RohitPappu实验室的研究人员和圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院生物分子凝聚中心的同事们在凝析油领域首次进行了研究。了解核仁子结构是如何组装的。

这种组织在核仁内产生了独特的pH值，他们对其进行了测量，并与附近非核仁凝聚物(包括核斑点和​​卡哈尔小体)的pH值进行了比较。

在《细胞》杂志上发表的研究中，作者报告说，核仁的独特蛋白质组成赋予它们酸性特征，而核斑点具有与细胞核相同的pH值，而卡哈尔体则更具碱性。

基于斯坦福大学生物工程副教授EmmaLundberg实验室的空间蛋白质组学数据，以及McKelvey的研究科学家KierstenRuff和Pappu实验室的同事开发的新颖算法，该团队确定了独特的“分子语法”包括具有长酸性束的蛋白质的存在，这是许多核仁蛋白质的关键定义特征。

研究小组推断，这一定有助于将氢质子带入核仁(pH值是质子活性的测量值)。

凝结物就像人们聚集在会议场地上。没有任何墙壁将它们固定在适当的位置，只有几个关键人物领导的精彩对话——“脚手架”。聚集在一起的分子群使凝结物具有新的特性，例如核仁的内部pH值。

冷凝物是通过该团队现在称为冷凝的过程形成的。这结合了相分离(想想油和水的分层)以及喜欢彼此结合的分子之间的粘性相互作用。

“特定的相互作用和不同的溶解度曲线的组合定义了生物分子。缩合涉及这些相互作用的整体，这产生了所谓的突现特性，”帕普实验室的博士后研究员、该论文的主要作者马修·金(MatthewKing)说。纸。

金表示，这项新研究为理解整体大于部分之和的突发特性如何产生凝结物特有的“物理化学条形码”提供了一个起点。

King说，冷凝物和周围核质之间的pH值差异会产生梯度，“pH梯度会产生所谓的质子动力”。

King补充道，这种质子动力经测量为每个质子-88mJ，“可能能够促进RNA和蛋白质分子的定向运动，这是实现核糖体组装的关键的第一步”。

将化学探针放置在细胞中的正确位置并测量冷凝物需要技术创新，其中包括McKelvey项目合作伙伴生物医学工程助理教授MichaelVahey和电气与系统工程副教授MatthewLew的贡献。

帕普表示，这项工作“为许多生物化学家所面临的冷凝概念挑战提供了一个优雅的解决方案。”

细胞反应需要特异性。每个生化反应都必须在正确的地点、正确的时间发生，并且必须涉及特定的蛋白质和核酸组。

“冷凝物经常被批评为非特定的斑点，”帕普说。

由于这项新研究，这些斑点显然具有特定的理化特性。

“我们现在有证据表明，冷凝物的不同成分偏差会产生不同的物理化学环境，这可能为生化特异性提供基础，”帕普指出。