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Nature:揭示DEAD-box ATP酶是相分离细胞器的调节因子

来源:本站原创 2019-09-04 19:27

2019年9月3日讯/生物谷BIOON/---细胞中存在许多种细胞器。一些细胞器是有膜包围的,比如细胞核、线粒体、溶酶体、内质网、高尔基体和叶绿体等。还有一些细胞器是无膜包围的,比如核仁、处理小体(processing body)、P颗粒(P granule)和应激颗粒(stress granule)等。科学家们想要了解细胞如何快速可逆地将通过区室化让它的组分形成无膜的细胞器。

2009年,Clifford P. Brangwynne等人提出细胞内通过液-液相分离(liquid-liquid phase separation, LLPS)过程提供一种特定的方式使得细胞内的特定分子(比如,RNA和蛋白)聚集起来,从而在混杂的细胞内部形成一定的次序。近年来,液-液相分离成为生物医学研究的一个热点。越来越多的研究表明液-液相分离是细胞产生无膜细胞器的物理化学基础,而且它也在一些疾病的发生过程中起着非常重要的作用。

近年来,蛋白和核酸经历液-液相分离的能力已成为解释这个问题的一种重要的分子原理。针对这些细胞器的组装和周转如何受到控制以及这些生物凝集物(即无膜的细胞器)如何选择性地招募或释放组分,人们知之甚少。
图片来自Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1502-y。

在一项新的研究中,来自瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的研究人员发现大型高度丰富的RNA依赖性DEAD-box ATP酶(DDX)家族的成员是原核生物和真核生物中含有RNA的相分离细胞器的调节因子。相关研究结果近期发表在Nature期刊上,论文标题为“DEAD-box ATPases are global regulators of phase-separated organelles”。

通过开展体外重建和体内实验,这些研究人员证实DDX在它们的ATP结合形式下促进相分离,而ATP水解诱导区室周转和RNA释放。这种无膜细胞的器调节机制揭示了一种从细菌到人类中保守的细胞组织原理。此外,他们发现DDX控制进入和离开相分离细胞器的RNA通量,因此提出细胞中存在的一种动态的受到DDX控制的区室网络建立生化反应中心,为细胞提供各种RNA处理步骤的空间和时间控制,从而能够调节核糖核蛋白颗粒的组成和命运。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Maria Hondele et al. DEAD-box ATPases are global regulators of phase-separated organelles. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1502-y.
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