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生物分子凝聚物是细胞内凝聚蛋白质和核酸的无膜枢纽,研究人员意识到它们与越来越多的细胞过程和疾病有关。对生物分子凝聚物形成的研究揭示了其复杂的层次,包括它们表现得像粘弹性材料的能力。然而,这种类似油灰的特性的分子基础尚不清楚。通过多机构合作,圣犹大儿童研究医院的科学家研究了凝聚物内的相互作用网络,以更好地定义与其独特材料特性相关的规则。研究结果发表在《自然物理学》杂志上,量化了与这些相互作用相关的时间尺度,解释了为什么凝聚物表现得像分子油灰,以及它们如何“老化”成更像橡皮球的粘弹性固体。
凝聚态物质通常被描述为液体状,但其材料特性实际上可能有很大差异。这取决于其中蛋白质的序列以及所形成相互作用的寿命。”
Tanja Mittag 博士,共同通讯作者,圣犹大儿童研究医院结构生物学系
相互作用的时间尺度定义了凝聚态的性质
我们与世界互动的速度影响着世界的反应。把油灰握在手中,它最终会从你的指尖流出。把它扔到墙上,它会反弹回来。控制这种粘弹性行为的规则是油灰内部相互作用的固有规则,油灰的形成和破裂发生在组成分子编码的时间尺度上。这意味着如果我们以不同的速率与材料互动,材料的行为就会有所不同。
生物分子凝聚物充当反应中心,在细胞中空间组织生物分子。它们在整个细胞功能中明显丰富,并与疾病(尤其是肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 和额颞叶痴呆等神经退行性疾病)有关,这带来了一些需要解答的基本问题。虽然它们因其液体般的行为(例如其流动、交换物质和根据需要溶解的能力)而受到关注,但它们转变为更像固体的结构的能力促使科学家研究这些基本材料特性。
米塔格通过圣犹达 RNP 颗粒生物学和生物物理学研究合作组织,领导了一项研究,旨在了解这些材料特性是如何由形成凝聚体的蛋白质的氨基酸序列决定的。当前的努力建立在多年对生物分子凝聚体的“分子语法”研究的基础上,这些规则决定了分子如何通过相分离过程自我组织。
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