Language
Country/Area
No result found
Gouttelettes mystérieuses à l'intérieur des cellules : comment la séparation de phases change-t-elle la biologie
Dans le domaine de la biochimie, les condensats biomoléculaires sont une classe d'organites sans membrane et de sous-domaines d'organites responsables de l'exécution de fonctions spécialisées au sein de la cellule. La composition de ces condensats n'est pas contrôlée par la membrane limite, mais forme et maintient les tissus à travers une variété de processus différents. Le processus le plus connu est la séparation de phases de protéines, d'ARN et d'autres macromolécules biologiques pour former des agrégats tels que des émulsions colloïdales, des gels, des cristaux liquides, des cristaux solides ou des agrégats intracellulaires.
L'émergence de condensats biomoléculaires a complètement changé notre compréhension de la structure interne et du fonctionnement des cellules.
Contexte historique
Théorie des microcellules
La théorie des microcellules a été proposée par Carl Negelli en 1858, qui a étudié en détail les granules d'amidon. Il croyait que les substances amorphes telles que l’amidon et la cellulose étaient composées d’éléments constitutifs disposés en cristaux lâches pour former des microcellules. L'eau peut pénétrer entre ces microcellules et de nouvelles microcellules peuvent se former entre les anciennes microcellules. Ce modèle a été utilisé non seulement pour décrire le gonflement des granules d’amidon, mais également pour la cellulose des parois cellulaires végétales.
Théorie de séparation de phases colloïdales
À la fin du XIXe siècle, William Bate Hardy et Edmund Beecher Wilson ont décrit le cytoplasme (alors appelé « protoplasme ») comme un colloïde. Dans son étude sur la globuline, Hardy a lié la formation de colloïdes biologiques à la séparation des phases, soulignant comment les particules colloïdales se dispersent dans les solvants et forment des phases internes. Dans des études ultérieures, les scientifiques ont commencé à réexaminer l’importance de la séparation des phases dans la structure interne des cellules.
Révision de la séparation de phases
À mesure que la microscopie confocale s'améliorait à la fin du 20e siècle, les chercheurs ont découvert que les protéines, l'ARN ou les glucides pouvaient être concentrés dans de nombreux groupes de cellules sans membrane. Au cours de cette période, le concept de séparation de phases a été réintroduit dans la biologie cellulaire et le concept de séparation de phases des macromolécules biologiques au sein des cellules a été proposé.
Exemples de séparation de phases
Condensats cytoplasmiques
De nombreux condensats présents dans le cytoplasme, tels que les corps de Lewy, les granules de stress, les granules de P, etc., sont formés par séparation de phase liquide-liquide ou liquide-solide. Ces structures ont des fonctions biologiques importantes au sein des cellules, et leurs caractéristiques morphologiques et dynamiques font l’objet de plus d’attention de la part des chercheurs.
Condensats intranucléaires
On pense également que les nucléoles, les taches nucléaires et autres structures intranucléaires se forment par des mécanismes de séparation de phases similaires à ceux du cytoplasme, ciblant là encore la catégorie des condensats biomoléculaires.
Le rôle de la séparation de phases en biologie
La séparation de phase est considérée comme le cœur de la synergie intracellulaire, et il a été démontré que de nombreux processus biologiques tels que la transduction du signal, la régulation de l'expression génique, etc., sont liés aux structures fibrillaires et à la séparation de phase des gouttelettes. Par exemple, le complexe supramoléculaire de la voie de signalisation Wnt est constitué de protéine Dsh par séparation et agrégation de phases, jouant ainsi un rôle important dans la transmission du signal.
De nombreux processus de séparation de phases sont étroitement liés entre la santé cellulaire et les états pathologiques, et l'exploration des maladies devient une direction importante pour la recherche biomédicale future.
Condensats biomoléculaires synthétiques
En biologie synthétique, les scientifiques ont commencé à développer des condensats biomoléculaires synthétiques pouvant être utilisés pour explorer l’organisation et la fonction cellulaires. Grâce à une conception et un contrôle flexibles, les condensats synthétiques peuvent offrir des capacités de réactivité, d’efficacité et de régulation et peuvent être utilisés comme plates-formes d’administration de médicaments.
Méthodes de recherche
Pour mieux comprendre les propriétés dynamiques de ces condensations biomoléculaires et les principes de fonctionnement de base des cellules, les scientifiques utilisent diverses techniques d'observation et d'étude, notamment la microscopie à haute résolution, le marquage des protéines et l'imagerie des cellules vivantes. eux pour suivre et manipuler le comportement des condensats fait progresser les progrès de la biologie et de la médecine.
À mesure que notre compréhension des condensats biomoléculaires s’approfondit, nous pourrons peut-être explorer plus clairement leur rôle en biologie à l’avenir et pourrions même ouvrir de nouvelles idées pour traiter diverses maladies. Quelle influence ces mystérieuses structures à l’état liquide ont-elles sur le fonctionnement de la vie ?
