Исследователи из Государственного университета Сан-Паулу в Бразилии предложили новую модель для описания процесса формирования белковых капель внутри клеток.
Ученые использовали концепции физики конденсированного состояния для описания компартментализации белков в клетках. Они предложили так называемую клеточную фазу, подобную фазе Гриффитса, по аналогии с канонической магнитной фазой Гриффитса.
Исследование показало, что производство белков внутри клетки может достигать порогового значения, которое приводит к жидкостно-жидкостному фазовому разделению и компартментализации белков в форме капель. С помощью термодинамических инструментов ученые продемонстрировали, что клеточная динамика значительно замедляется вблизи бинодальной линии, определяющей фазовое разделение.
Авторы также предполагают, что предложенная ими клеточная фаза, подобная фазе Гриффитса, может быть связана с происхождением жизни и появлением первичных организмов. Это согласуется с классической теорией, сформулированной российским биохимиком Александром Опариным в 1930-х годах.
Исследование демонстрирует, что увеличение времени диффузии белка происходит одновременно с уменьшением стохастических флуктуаций в клетке, что в свою очередь играет ключевую роль в оптимизации экспрессии генов.
Ученые отмечают важную роль жидкостно-жидкостного фазового разделения в развитии и лечении различных заболеваний, включая онкологические, нейродегенеративные и даже COVID-19. Предложенная модель может иметь значительное влияние на управление и лечение этих заболеваний.