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D’accord! Résumé graphique. Crédit : Cellule (2024). DOI : 10.1016/j.cell.2024.02.029
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Résumé graphique. Crédit : Cellule (2024). DOI : 10.1016/j.cell.2024.02.029
Les scientifiques qui tentent de comprendre les propriétés physiques et chimiques qui régissent les condensats biomoléculaires disposent désormais d’un moyen crucial pour mesurer le pH et d’autres propriétés émergentes de ces compartiments cellulaires énigmatiques, quoique importants.
Les condensats sont des communautés de protéines et d’acides nucléiques. Ils n’ont pas de membrane et se rassemblent et se désagrègent selon les besoins. Le nucléole est un condensat important dans les cellules. Il joue un rôle essentiel dans la physiologie cellulaire et est le site de production de ribosomes.
Les ribosomes sont les assemblages multiprotéiques et ARN où le code génétique est traduit pour synthétiser des protéines. L’altération de la production de ribosomes et d’autres dysfonctionnements nucléolaires sont au cœur des cancers, de la neurodégénérescence et des troubles du développement.
Dans une première dans le domaine des condensats, des chercheurs du laboratoire de Rohit Pappu, professeur émérite de génie biomédical Gene K. Beare, et des collègues du Center for Biomolecular Condensates de la McKelvey School of Engineering de l’Université de Washington à St. Louis, ont compris comment les sous-structures nucléolaires sont assemblées.
Cette organisation donne lieu à des profils de pH uniques au sein des nucléoles, qu’ils ont mesurés et comparés au pH des condensats non nucléolaires proches, notamment les taches nucléaires et les corps de Cajal.
Dans l’étude publié dans Cell, les auteurs rapportent que les compositions protéiques distinctes des nucléoles leur confèrent un caractère acide, alors que les taches nucléaires ont le même pH que le noyau et que les corps Cajal sont plus basiques.
S’appuyant sur les données de protéomique spatiale du laboratoire d’Emma Lundberg, professeur agrégé de bio-ingénierie à l’Université de Stanford, et sur de nouveaux algorithmes développés par Kiersten Ruff, chercheur scientifique à McKelvey, et ses collègues du laboratoire Pappu, l’équipe a identifié des « grammaires moléculaires » uniques. y compris la présence de protéines possédant de longues voies acides comme caractéristique clé de nombreuses protéines nucléolaires.
Selon l’équipe, ceci doit aider à transporter les protons d’hydrogène dans les nucléoles (le pH est la mesure de l’activité des protons).
Les condensats sont comme un rassemblement de personnes dans une salle de congrès. Il n’y a pas de murs qui les maintiennent en place, juste des conversations pétillantes menées par quelques individus clés – les « échafaudages ». La communauté de molécules qui se rassemblent permet l’émergence de propriétés dans les condensats, comme le pH interne des nucléoles.
Les condensats se forment via un processus que l’équipe appelle désormais condensation. Cela combine la séparation des phases (pensez à la démixtion de l’huile et de l’eau) et les interactions collantes entre les molécules qui aiment se lier les unes aux autres.
“Une combinaison d’interactions spécifiques et de profils de solubilité distincts définit les biomolécules. La condensation implique la totalité de ces interactions, ce qui donne naissance à ce que l’on appelle des propriétés émergentes”, a déclaré Matthew King, chercheur postdoctoral au laboratoire Pappu et auteur principal de l’étude. papier.
La nouvelle recherche fournit un point de départ pour comprendre comment les propriétés émergentes, par lesquelles le tout est supérieur à la somme de ses parties, donnent naissance à des « codes-barres physicochimiques » spécifiques au condensat, selon King.
Les différences de pH entre les condensats et le nucléoplasme environnant génèrent des gradients, et “un gradient de pH génère ce que l’on appelle une force motrice des protons”, a déclaré King.
Cette force motrice du proton, mesurée à -88 mJ par proton, “pourrait être en mesure de faciliter le mouvement directionnel des molécules d’ARN et de protéines, ce qui constitue une première étape clé pour permettre l’assemblage des ribosomes”, a ajouté King.
Placer les sondes chimiques au bon endroit dans les cellules et mesurer les condensats ont nécessité des innovations technologiques qui comprenaient les contributions des partenaires du projet McKelvey, Michael Vahey, professeur adjoint de génie biomédical, et Matthew Lew, professeur agrégé de génie électrique et des systèmes.
Selon Pappu, ce travail “fournit une solution élégante au défi que de nombreux biochimistes voient dans le concept de condensat”.
Les réactions cellulaires nécessitent une spécificité. Chaque réaction biochimique doit avoir lieu au bon endroit, au bon moment, et doit impliquer des ensembles spécifiques de protéines et d’acides nucléiques.
“Les condensats ont souvent été critiqués comme étant des blobs non spécifiques”, a déclaré Pappu.
Grâce à ces nouvelles recherches, ces blobs possèdent clairement des propriétés physicochimiques spécifiques.
“Nous avons maintenant la preuve que des biais de composition distincts des condensats génèrent des environnements physico-chimiques distincts, ce qui pourrait constituer la base d’une spécificité biochimique”, a noté Pappu.
Plus d’information:
Matthew R. King et al, La condensation macromoléculaire organise des sous-phases nucléolaires pour établir un gradient de pH, Cell (2024). DOI : 10.1016/j.cell.2024.02.029
Informations sur la revue :
Cellule
2024-03-18 19:42:51
1710780882
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