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研究液滴状细胞含量的新NMR方法

乌特勒支的研究人员发现了一种以前所未有的分辨率观察无膜隔室的新方法。这些所谓的生物分子缩合物在细胞中的存在与每本有关该主题的教科书相矛盾。这是第一次在试管中高度精确地观察到它们。德国的研究人员及其同事将于2019年10月4日在《自然通讯》上发表他们的发现。

中学生仍然了解到细胞内有被膜包围的细胞器,但是他们的生物学教科书现在已经过时了。在过去的几年中,科学家们知道,除了被膜覆盖的细胞器(如线粒体和高尔基体)外,细胞内还存在称为生物分子缩合物的无膜隔室。

“这些' 液滴 '由蛋白质和RNA组成,并分布在整个细胞中。冷凝物偶尔会形成岛:某些蛋白质的浓度突然增加,形成分子簇。这种情况发生在整个细胞内,细胞质中,而且”,乌特勒支大学最后一位作者马克·巴尔杜斯(Marc Baldus)说道。“这与教科书完全不同。并非所有事物都有固定的位置,就像我们一直想的那样;甚至DNA也会形成这些液滴。”

水滴

几年来,科学家们已经知道了这些无膜隔室,但是普通显微镜,层析成像和MRI的分辨率不足以在原子级上可视化这些液滴的动态性质。乌得勒支大学拥有先进的磁共振(NMR)设备,可以观察复杂的系统。在这项研究中,研究人员与雷根斯堡大学Remco Sprangers领导的小组合作,开发了一种新的NMR方法来研究形成液滴的蛋白质:“固态”和“溶液态” NMR的组合。

“很大一部分蛋白质没有固定的结构;它们从一种形式转变为另一种形式。蛋白质的未折叠部分可以快速移动,并可以与其他蛋白质相互作用。我们现在可以高度关注这些过程分辨率;蛋白质结合的位置,蛋白质与其他蛋白质的结合,我们最终将能够看到它发生的速度。” Baldus说。

疾病

生物分子缩合物通常包含在癌症,阿尔茨海默氏病和ALS等疾病中起作用的蛋白质。“由于这个原因,制药行业现在也对它们感兴趣:更多关于其结构的知识可能使更准确地管理药物成为可能。” Baldus解释说。“但这是第二步。这是我们第一次证明我们可以以最高分辨率研究这些液滴,现在我们将着手识别这些系统中的所有细节。”

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