Исследователи из St. Jude Children's Research Hospital установили, что белок, критический для процессов разделения фаз жидкость-жидкость внутри клетки подвергается внутренним изменениям конформации, что является ключевым для его функции.

Белок, nucleophosmin, является своего рода "сильным клеем" в структуре, наз. ядрышком внутри клеточного ядра. В ядрышке nucleophosmin помогает организовать и регулирует конструкцию рибосом -- биологических машин для сборки белков с исползованием генетического кода РНК в качестве матрицы.

Nucleophosmin является критическим для аморфных структур (liquid-like structure) ядрышка. наз. органеллой, лишенной мембран. Это потому, что в отличие от клеточных структур, таких как ядро, ядрышко не заключено в мембрану. Вместо этого ядрышко и др. подобные органеллы являются чем-то похожими на очень разноцветные совершающие волновые движения капели (blobs) в светящейся лаве -- динамически формирующиеся, непостоянные и сливающиеся.

В более ранних исследованиях Kriwacki с коллегами установили, как nucleophosmin соединяется с белками и РНК, чтобы способствовать фазовому разделению, а также сборке рибосом. Было показано, что "гетеротипические" реакции не полностью объясняют, как часть молекулы, наз. прирожденно неупорядоченной областью, функционирует.

"Результаты не соглосовались с нашей ранее предлоенной моделью, как этот домен обеспечивает фазовое разделение," сказал Kriwacki. "Это привело нас к альтернативной гипотезе, что эта область подвергается конформационным изменениям и взаимодействиям сама с собой."

В дальнейших экспериментах было установлено, как прироржденно неупорядоченная область подвергается изменениям, когда собираются рибосомы и происходят измененияв в ядрышке. Эти изменения увеличивали гомотипические взаимодействия или в самой молекуле nucleophosmin. Исследования также показали, как nucleophosmin взаимодействет с др. белкоом, наз. SURF6. Ecmановлено, что SURF6 действует в качестве партнера с nucleophosmin в создании и поддержании рыхлого каркаса, который удерживает жидкость ядрышка вместе.

"Как только мы установили, что происходит, то это само-взаимодействие стало казаться не столь неожиданным, поскольку др. такие неупорядоченные белки, изученные нами, вызывали разделение фаз посредством таких же гомотипичных реакций," сказал Kriwacki.

Эксперименты выявили нове важные детали механизма, с помощью которого сильный клей nucleophosmin изменяет свою внутреннюю конформацию, когда подобное жидкости ядрышко спососбствует сборке рибосом. На ранних стадиях процесса его главной ролью является собрать РНК и белки для сборки рибосом. Но как молекулы клея формируют рибосомы из независимых грузов, молекулы клея соединяются др. с др. гомотипически, чтобы взаимодействовать с др. молекулами клея.

Такое перекрестное связывание белков nucleophosmin составляет своего рода буфферизацию, при которой nucleophosmin помогает поддерживать жидкую консистенцию ядрышка. При такой буфферизации гомотипичный механизм конкурирует с гетеротипичными механизмами nucleophosmin's, с помощью которых он присоединяется к РНК и белкам, помогая сборке рибосом.

Понимание роли nucleophosmin's в ядрышке может предоставить более широкую информацию о механизме фазового разделения и в др. лишенных мембран органеллах клеток, говорит Kriwacki.

Исследование может также иметь важное значение для клиники, напр., для понимания молекулярных основ amyotrophic lateral sclerosis (ALS) или болезни Lou Gehrig's. J. Paul Taylor идентифицировал аномальные строительные блоки из лишенных мембран органелл, наз. стрессовыми гранулами, которые лажат в основе ALS. Kriwacki с коллегами работали над пониманием, как эти аномалии связаны с функцией nucleophosmin's в ядрышке. Drs. Taylor и Kriwacki ранее сообщали, что разные аномалии, связанные с ALS, а именно, экспрессия т. наз. токсических дипептидных повторов, влияет на функцию nucleophosmin's в ядрышке и подавляет сборку рибосом.

Также мутации в nucleophosmin являются наиболее частыми молекулярными аномалиями у взрослыхс острой миелоидной лейкемией. В даль нейших исследованиях Kriwacki с колл. планируют исследовать, как аномалии nucleophosmin управляют лейкемией.