El hacinamiento macromolecular es sorprendentemente incapaz de deformar la estructura de un condensado biomolecular modelo
Autores: Shillcock, Julian C.; Thomas, David B.; Ipsen, John H.; Brown, Andrew D.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
El hacinamiento macromolecular es sorprendentemente incapaz de deformar la estructura de un condensado biomolecular modelo
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Biología
Palabras clave
Célula viva
Condensados biomoleculares
Separación de fases
Proteínas intrínsecamente desordenadas
Funciones celulares
Reacciones bioquímicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
El interior abarrotado de una célula viva hace que realizar experimentos en sistemas in vitro más simples sea atractivo. Aunque estos revelan fenómenos interesantes, su relevancia biológica puede ser cuestionable. Un ejemplo actual es la separación de fases de proteínas intrínsecamente desordenadas en condensados biomoleculares, que se propone que subyace a la compartimentalización sin membrana de muchas funciones celulares. Cómo una célula controla de manera confiable las reacciones bioquímicas en compartimentos abiertos al citoplasma de composición variable es una pregunta importante para entender la homeostasis celular. Las simulaciones por computadora se utilizan a menudo para estudiar el comportamiento de fase de modelos de condensados biomoleculares, pero el número de parámetros relevantes aumenta a medida que aumenta el número de componentes proteicos. No es factible simular exhaustivamente tales modelos para todas las combinaciones de parámetros, aunque fenómenos interesantes están casi seguramente ocultos en su espacio de parámetros de alta dimensión. Aquí, hemos estudiado el comportamiento de fase de un modelo de condensado biomolecular en presencia de un agente de hacinamiento polimérico. Utilizamos un nuevo marco de computación para ejecutar docenas de simulaciones simultáneas que abarcan el espacio de concentración de proteínas/hacinamiento. Luego combinamos los resultados en una representación gráfica para la interpretación humana, lo que proporcionó una forma eficiente de explorar el espacio de parámetros de alta dimensión del modelo. Encontramos que la repulsión estérica del hacinador impulsa un sistema casi crítico a través del límite de fase, pero la disposición molecular dentro del condensado biomolecular resultante es bastante insensible a la concentración de hacinador y al peso molecular. Proponemos que una célula puede utilizar la concentración local del citoplasma para ayudar a la formación de condensados biomoleculares, mientras se basa en la fase densa para proporcionar de manera confiable un medio estable, estructurado y fluido para la bioquímica celular a pesar de estar abierta a su entorno cambiante.
Descripción
El interior abarrotado de una célula viva hace que realizar experimentos en sistemas in vitro más simples sea atractivo. Aunque estos revelan fenómenos interesantes, su relevancia biológica puede ser cuestionable. Un ejemplo actual es la separación de fases de proteínas intrínsecamente desordenadas en condensados biomoleculares, que se propone que subyace a la compartimentalización sin membrana de muchas funciones celulares. Cómo una célula controla de manera confiable las reacciones bioquímicas en compartimentos abiertos al citoplasma de composición variable es una pregunta importante para entender la homeostasis celular. Las simulaciones por computadora se utilizan a menudo para estudiar el comportamiento de fase de modelos de condensados biomoleculares, pero el número de parámetros relevantes aumenta a medida que aumenta el número de componentes proteicos. No es factible simular exhaustivamente tales modelos para todas las combinaciones de parámetros, aunque fenómenos interesantes están casi seguramente ocultos en su espacio de parámetros de alta dimensión. Aquí, hemos estudiado el comportamiento de fase de un modelo de condensado biomolecular en presencia de un agente de hacinamiento polimérico. Utilizamos un nuevo marco de computación para ejecutar docenas de simulaciones simultáneas que abarcan el espacio de concentración de proteínas/hacinamiento. Luego combinamos los resultados en una representación gráfica para la interpretación humana, lo que proporcionó una forma eficiente de explorar el espacio de parámetros de alta dimensión del modelo. Encontramos que la repulsión estérica del hacinador impulsa un sistema casi crítico a través del límite de fase, pero la disposición molecular dentro del condensado biomolecular resultante es bastante insensible a la concentración de hacinador y al peso molecular. Proponemos que una célula puede utilizar la concentración local del citoplasma para ayudar a la formación de condensados biomoleculares, mientras se basa en la fase densa para proporcionar de manera confiable un medio estable, estructurado y fluido para la bioquímica celular a pesar de estar abierta a su entorno cambiante.