研究发现不同RNA分子的添加顺序决定了缩合物的组成

生物分子凝聚物在细胞内运输RNA分子，以实现细胞信号传导和调节细胞过程等功能，但人们对它们如何形成独特的成分特性(类似于油和水如何保持分离)知之甚少。

圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院生物医学工程GeneK.Beare杰出教授RohitV.Pappu与杜克大学细胞生物学和生物医学工程教授AmyS.Gladfelter合作，以及他们的实验室发现，不同RNA分子添加到冷凝物中的顺序决定了它们的组成方式，从而提供了有关这些重要细胞区室如何形成的新信息。

帕普还是麦凯维工程学院生物分子凝聚态中心的主任，格拉德菲尔特是该中心科学咨询委员会的成员。

研究小组利用棉阿什比亚(Ashbyagossypii)中的一种蛋白质做出了这一发现，这是一种与酵母密切相关的长丝真菌。使用活细胞，他们发现缺乏通过同步RNA分子产生实现的动态控制会导致凝聚物的成分特性丧失，从而影响真菌形成具有明确定义的长而健康的细胞的能力分支机构。

Pappu说，这些分支使细胞能够优化特定区域的生长，以便细胞能够从环境中探索和提取资源，并且它们是通过包装RNA分子并将其定位到需要的位置的能力而成为可能的。

“冷凝物是RNA材料调节和运输的载体，确保维持成分特性是关键，”Pappu说。

“涉及RNA分子的相互作用足够强大，足以确保通过异步产生RNA来实现成分同一性，这是非常了不起的，因为这意味着在考虑冷凝物形成以及生成和维持时，时间成为我们探索的全新维度的成分同一性。”

“时间提供了如此强大但经常被忽视的分子行为控制机制，”格拉德费尔特说。“我们经常关注分子细节，将其作为细胞中复合物如何组装的特异性驱动因素。但这项工作揭示的是，分子出现的时间如何同样有效地告知细胞中哪些分子聚集在一起。”

此前，研究人员认为棉麻Ashbya的Whi3蛋白与不同RNA分子之间的序列特异性相互作用为分离冷凝物中的成分和成分特性提供了自发控制。在这项新研究中，帕普和格拉德费尔特团队利用理论和计算来创建规则来分析实验数据。

“事实证明，管理对组合身份的自发控制的规则不足以解释这些系统的行为，”帕普说。“相反，时间很重要：不同RNA分子添加到混合物中的顺序决定了三元系统是否混合良好或成分不同。我们的研究确定了RNA分子的特征，这些特征有助于动态控制缩合物的成分特性”。

展望未来，该团队将研究通过动态控制实现的凝结物的成分特性是否可以通过主动过程进行调节，以及凝结物之间的串扰是否也受到动态控制。这些问题的答案可以帮助研究人员了解冷凝物如何促进受真菌影响的一系列功能，并了解轴突、心肌细胞和其他需要空间和时间控制的细胞类型中的冷凝物生物学。

“如果我们了解如何实现对成分特性的动态控制，那么我们就可以找到对细胞(特别是真菌)进行工程设计的方法，以实现功能相关且成分独特的凝聚物，作为新型材料，在所需的空间、所需的时间执行定制的功能——这是人类的梦想。合成生物学，”帕普说。