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Novo estudo descobriu que dois aminoa¡cidos são a separação de fase la­quida molecular de Marie Kondo
Conhecido como separaça£o de fase la­quido-la­quido , o processo permite que algumas moléculas dentro de uma canãlula se enclausurem em organelas sem membrana para realizar certas funa§aµes sem interrupa§a£o de outras molanãculas.
Por CUNY Advanced Science Research Center - 15/09/2020


Uma nova pesquisa descobriu que os aminoa¡cidos arginina (rosa) e lisina (verde) podem formar fases la­quidas coexistentes com propriedades únicas. Crédito: Rachel Fisher

Os últimos anos trouxeram evidaªncias crescentes de que as moléculas dentro de nossas células podem se auto-organizar em gota­culas la­quidas que se fundem e se separam como o a³leo na águapara facilitar várias atividades celulares. Agora, uma equipe de bia³logos do Centro de Pesquisa de Ciência Avana§ada do Centro de Pa³s-Graduação, CUNY (CUNY ASRC) identificou papanãis exclusivos para os aminoa¡cidos arginina e lisina na contribuição para as propriedades da fase la­quida e sua regulação. Suas descobertas estãodisponí­veis hoje online na Nature Communications .

Conhecido como separação de fase la­quido-la­quido , o processo permite que algumas moléculas dentro de uma canãlula se enclausurem em organelas sem membrana para realizar certas funções sem interrupção de outras molanãculas. O mecanismo também pode permitir que as moléculas criem gota­culas multifa¡sicas que se assemelham, digamos, a uma gota de mel dentro de uma gota de a³leo rodeada de águapara realizar trabalhos sofisticados.

"Esta éuma nova área de pesquisa realmente empolgante porque revela uma função biológica essencial que, quando malfeita, pode estar na raiz da doena§a, particularmente neurodegeneração como em ALS ou Alzheimer", disse o investigador principal e Centro de Pa³s-Graduação, CUNY Bioquímica Professor Shana Elbaum-Garfinkle, cujo laboratório na Iniciativa de Biologia Estrutural CUNY ASRC conduziu o estudo. "Com uma compreensão de como os aminoa¡cidos individuais contribuem para o comportamento da fase, podemos comea§ar a investigar o que estãoerrado na separação da fase la­quida que pode interferir com a função biológica normal e, potencialmente, desenvolver terapias que podem modular o processo."

Os pesquisadores suspeitaram por um tempo que a arginina e a lisina - dois dos 20 aminoa¡cidos que compõem todas as protea­nas - eram responsa¡veis ​​por regular a separação da fase la­quida, mas eles não tinham certeza de como cada uma contribuiu para o comportamento da fase e para criar as diferentes viscosidades que moléculas de claustro em comunidades separadas.

"A arginina e a lisina são aminoa¡cidos muito semelhantes em termos de carga positiva, mas diferem em termos de capacidade de ligação. Esta¡vamos realmente curiosos para entender que efeito essa diferença teria nas propriedades do material , como viscosidade ou fluidez, de as gota­culas que eles formam ", disse Rachel Fisher, a primeira autora do artigo e pa³s-doc no laboratório de Elbaum-Garfinkle. "Tambanãm quera­amos saber como essas diferenças se manifestam quando os sistemas de arginina e lisina são combinados. As gota­culas coexistira£o? Quando vimos que sim, quera­amos entender como podera­amos modular esse comportamento multifa¡sico."
 
Para responder a s suas perguntas, a equipe de Elbaum-Garfinkle usou uma técnica chamada microrreologia - em que pequenos trazdores são usados ​​para sondar estruturas materiais - para rastrear e investigar as propriedades das gota­culas de arginina e lisina. Eles descobriram que as gotas ricas em arginina eram 100 vezes mais viscosas do que as gotas ricas em lisina, compara¡vel a  diferença entre um xarope espesso ou ketchup e a³leo. As diferenças de viscosidade são significativas o suficiente para que, se os polímeros de lisina e arginina forem combinados, eles não se misturem. Em vez disso, eles criam gota­culas multifa¡sicas que se acomodam umas dentro das outras como bonecas holandesas. Além disso, a arginina tem propriedades de ligação tão fortes que, em algumas condições, pode competir com a lisina e substituir ou dissolver as gota­culas de lisina . Os pesquisadores identificaram ainda formas de ajustar o equila­brio entre competição e coexistaªncia das duas fases. Os resultados apresentam um novo mecanismo para projetar, controlar ou intervir nas fases la­quidas moleculares.

 

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