Каждая клетка содержит миллионы белковых молекул.
Некоторые из них обладают способностью к фазовому разделению с образованием не связанных с мембраной отсеков, называемых биомолекулярными конденсатами, внутри клетки. Считается, что макромолекулярное фазовое разделение является одним из процессов, приводящих к образованию безмембранных биомолекулярных конденсатов в клетках. Предполагается, что динамика фазового разделения следует принципам классической теории нуклеации, и поэтому пересыщенные растворы должны быть лишены кластеров, содержащих более нескольких молекул.
Международная исследовательская группа обнаружила, что на самом деле в основе конденсатов лежит соответствующие структуры. Результаты совместной работы ученых из Кембриджского университета, Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе и Технического университета Дрездена были опубликованы 5 июля 2022 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Авторы обнаружили, что пересыщенные растворы характеризуются наличием неоднородных распределений кластеров. Распределение размеров кластеров, в котором преобладают небольшие виды, постоянно смещается в сторону больших размеров по мере увеличения концентрации белка и приближения к концентрации насыщения. В результате многие кластеры охватывают от десятков до сотен молекул, в то время как менее 1% растворов составляют мезомасштабные виды, диаметр которых составляет несколько сотен нанометров. Образование кластеров в перенасыщенных растворах и разделение фаз в перенасыщенных растворах сильно связаны между собой посредством кодируемых взаимодействий.
Благодаря специфическим взаимодействиям можно создать множество небольших "кластеров", - объясняет соавтор исследования Рохит Паппу. "Кластеры имеют структуры, а структуры кодируют функцию. Знание того, что такие кластеры существуют, открывает возможность оценить их функциональную значимость".
Функция этих белковых кластеров пока неизвестна и станет предметом будущих исследований. "Наши результаты демонстрируют всю совокупность форм, которые могут образовываться белками, являющимися движущими силами фазового разделения. Очевидно, что следующие этапы требуют от нас определения функций кластеров в перенасыщенных растворах, поскольку концентрации, при которых они образуются, имеют значение в живых клетках", - сообщил Паппу. "Не имея карты, мы не можем описать клеточный процесс".
