Cell：从液体到固体的相变促进无膜细胞器产生
来源：本站原创 2022-03-28 10:19
在一项新的研究中，来自德国海德堡欧洲分子生物学实验室的研究人员发现从液体到固体的转变对无膜细胞器的功能非常重要。相关研究结果于2022年3月23日在线发表在Cell期刊上。
2022年3月28日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自德国海德堡欧洲分子生物学实验室的研究人员发现从液体到固体的转变对无膜细胞器的功能非常重要。相关研究结果于2022年3月23日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Liquid-to-solid phase transition of oskar ribonucleoprotein granules is essential for their function in Drosophila embryonic development”。
术语“相变（phase transition）”最初可能会让人联想到冰块融化或水蒸气在冷玻璃上凝结的画面。在生物学中，相变在诸如脂质双分子层形成或蛋白液滴的自发分开等过程中起着作用。在这篇论文中，海德堡欧洲分子生物学实验室的Anne Ephrussi团队和Julia Mahamid团队如今证实了蛋白-RNA液滴的相变是如何影响其生物功能的。
为了调节生物体内的许多细胞功能，单个细胞内的生化过程必须在时间和空间上得到精确调节。虽然像细胞核或内质网这样的细胞器被膜所包围从而在物理上将某些反应和过程与其他反应和过程分开，但是细胞空间还包含另一类没有膜的细胞器（即无膜细胞器），称为凝结物（condensate）。就像有膜细胞器一样，凝结物控制着细胞内的特定功能。
图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.02.022。
在这项新的研究中，这些作者着重关注一种称为oskar的特定mRNA，以及它在模式生物黑腹果蝇的胚胎发育中的作用。在发育中的果蝇卵中，oskar mRNA必须定位到细胞内的一个特定位置，为未来胚胎的发育奠定基础。oskar mRNA存在于包含与这种mRNA结合的蛋白的核糖核蛋白（RNP）颗粒中。这些RNP颗粒是无膜凝结物的一个例子。他们能够证实这些RNP颗粒在发育中的果蝇卵中具有类似固体的特性。
论文第一作者Mainak Bose解释说，“凝结物通常被认为是液体。但是我们发现，oskar RNP颗粒的固态对于oskar mRNA的定位和功能至关重要。当我们对果蝇卵母细胞中的RNP颗粒进行遗传工程改造为液体状时，它导致了发育中的胚胎出现多种缺陷。”
Bose总结说，“这些发现证实了凝结物的物理特性对其生理功能的重要性，而这一点在此之前还被认为仅由其生化特性所支配。我们的研究强调了分子水平上的相互作用和特性是如何在细胞水平上甚至在有机体水平上支配凝结物的生物物理特性和功能的。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Mainak Bose et al. Liquid-to-solid phase transition of oskar ribonucleoprotein granules is essential for their function in Drosophila embryonic development. Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.02.022.
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