Биомолекулярный конденсат - Biomolecular condensate

Образование и примеры безмембранных органелл

Биомолекулярные конденсаты являются классом не-мембрана граница органеллы и субдомены органелл. Как и другие органеллы, биомолекулярные конденсаты представляют собой специализированные субъединицы клетка. Однако, в отличие от многих органелл, состав биомолекулярного конденсата не контролируется связывающей мембраной. Вместо этого они могут формироваться посредством ряда различных процессов, наиболее известным из которых является разделение фаз из белки, РНК и другие биополимеры в любой коллоидный эмульсии, жидкие кристаллы, твердый кристаллы или же агрегаты внутри клеток.

История

Мицеллярная теория

Крахмальные гранулы кукурузы

Мицеллярная теория Карл Нэгели был разработан на основе его подробного изучения крахмал гранулы в 1858 г.[1] Было предложено, чтобы аморфные вещества, такие как крахмал и целлюлоза, состояли из строительных блоков, упакованных в рыхлый кристаллический массив с образованием, которое он позже назвал «мицеллами». Вода может проникать между мицеллами, и новые мицеллы могут образовываться в промежутках между старыми мицеллами. Набухание крахмальных зерен и их рост было описано с помощью молекулярно-агрегатной модели, которую он также применил к целлюлозе клеточной стенки растений. Современное использование 'мицелла 'относится строго к липидам, но его первоначальное использование явно распространялось на другие типы биомолекула, и это наследие по сей день отражается в описании молока как состоящего изказеин мицеллы ».

Теория разделения коллоидной фазы

Период, термин 'коллоид 'был придуман Вольфганг Оствальд и определяется Томас Грэм в 1861 г. для описания поведения некоторых биологических макромолекул (крахмал, альбумин, желатин и т. д.) и неорганические молекулы как медленно диффундирующие компоненты облачно жидкость решение -подвески которые были заблокированы полупроницаемыми мембранами,[2] в то время как физика разделение фаз был описан Джозайя Уиллард Гиббс в его знаменательной статье под названием О равновесии неоднородных веществ., издавалось частями между 1875 и 1878 годами.[3] Под влиянием Уилларда Гиббса важный вклад внесли также Йоханнес Дидерик ван дер Ваальс, который в 1890 г. опубликовал трактат о Теория двоичных решений.[4]

Гранулы гликогена в спермиогенезе Pleurogenidae (Digenea)

Понятие о внутриклеточном коллоиды как организующий принцип разделения живых клеток восходит к концу 19 века, начиная с Уильям Бейт Харди и Эдмунд Бичер Уилсон кто описал цитоплазма (затем называется 'протоплазма ') как коллоид.[5][6] Примерно в то же время Томас Харрисон Монтгомери младший описал морфологию ядрышко, органелла внутри ядра, которая, как впоследствии было показано, формируется за счет внутриклеточного фазового разделения.[7] WB Hardy связанное образование биологических коллоиды с разделением фаз в своем исследовании глобулины, утверждая, что: «Глобулин диспергирован в растворителе в виде частиц, которые являются коллоидными частицами и которые настолько велики, что образуют внутреннюю фазу»,[8] и далее способствовал базовому физическому описанию разделения фаз нефть-вода.[9]

Коллоидный разделение фаз как движущая сила в сотовой организации Стефан Ледюк, который написал в своей влиятельной книге 1911 года Механизм жизни: «Следовательно, изучение жизни может быть лучше всего начато с изучения тех физико-химических явлений, которые возникают в результате контакта двух разных жидкостей. Таким образом, биология - это всего лишь раздел физико-химии жидкостей; она включает изучение электролитических процессов. и коллоидные растворы, и молекулярные силы, задействованные растворением, осмосом, диффузией, когезией и кристаллизацией ». [10]

В исконный суп теория происхождения жизни, предложенная Александр Опарин на русском языке в 1924 г. (издано на английском языке в 1936 г.)[11] и по J.B.S. Холдейн в 1929 г.,[12] предположил, что жизни предшествовало формирование того, что Холдейн называл "горячим разбавленным супом"коллоидный органические вещества », которые Опарин называл«коацерваты '(по де Йонгу [13]) - частицы, состоящие из двух и более коллоиды который может быть белком, липидом или нуклеиновой кислотой. Эти идеи сильно повлияли на последующую работу Сидни В. Фокс на протеиноидных микросферах.

Молекулярная биология

В 1922 г. Герман Штаудингер очищенный коллоидный теория ассоциации из Томас Грэм предлагая определенные коллоиды состояли из высокомолекулярных полимеры (цепи связаны ковалентные связи ), которую он назвал 'макромолекулы 'отличить их от коллоидный кластеры молекул с более низкой молекулярной массой. Так сильно держался коллоидный теория ассоциации что даже Эмиль Фишер, который пришел к выводу, что белки находятся полипептиды образована ковалентные связи между аминокислота единиц в 1906 г., поначалу отказывались верить в существование высокомолекулярных полимеров. Штаудингер в итоге получил Нобелевскую премию в 1953 году.[14] Важно отметить, что открытие высокомолекулярных макромолекулярных полимеров ставит под сомнение универсальность разделения коллоидных фаз в биологии, несмотря на тот факт, что отдельные полимеры все еще могут связываться посредством кластеризации и разделение фаз формировать коллоиды, жидкие кристаллы, твердый кристаллы или же агрегаты.[15]

Гораздо большее влияние произошло, когда Фредерик Сэнгер определил аминокислота Последовательность из Инсулин[16][17] и Линус Полинг, Роберт Кори и Герман Брэнсон правильно предложил альфа спираль и бета-лист в качестве основных структурных мотивов в белке вторичная структура,[18] пока Макс Перуц и Джон Кендрю проанализировали трехмерную структуру миоглобин и позже гемоглобин. Эти открытия в структура белка решимость привела к тому, что биологи сосредоточили внимание на атомном масштабе. аминокислота специфичные для последовательности и трехмерной конформации белок-белковые взаимодействия из модель замка и ключа тип, обычно между определенным числом взаимодействующих субъединиц в стехиометрическом комплексе. Вместе с Штаудингер Нобелевская премия 1953 г.[19] этот новый подход привел к снижению интереса к биополимеры в качестве коллоиды в биологии, помимо их склонности к образованию твердых кристаллы для определения структуры Рентгеновская кристаллография.[20][21] Тем не менее, поля коллоидная химия и физика полимеров продолжал неослабно характеризовать нестехиометрические взаимодействия, происходящие во время коллоидный, жидкокристаллический и другие фаза поведение макромолекулярных полимеры, особенно синтетические полимеры, разработанные для промышленного применения.

Поддержка из других дисциплин

Мицеллярный казеин

Когда клеточные биологи отказались от коллоидный Разделение фаз было предоставлено относительным посторонним - ученым-агрономам и физикам - для достижения дальнейшего прогресса в изучении биомолекул, разделяющих фазы, в клетках.

Начиная с начала 1970-х годов Гарольд М. Фаррелл-младший из Министерства сельского хозяйства США разработал коллоидный разделение фаз модель для молока казеин мицеллы которые образуются в клетках молочных желез перед секрецией в виде молока.[22]

Также в 1970-х годах физики Танака и Бенедек из Массачусетского технологического института определили фазовое разделение белков гамма-кристаллина из эпителиальных клеток хрусталика и катаракта в растворе,[23][24][25][26][27] который Бенедек называлконденсация белка '.[28]

Эпителий хрусталика, содержащий кристаллин. Справочник по физиологии (1892 г.)

В 1980-х и 1990-х годах Афина Дональд с физика полимеров лаборатория в Кембридже подробно описала фазовые переходы / разделение фаз из крахмал гранулы от цитоплазма растительных клеток, которые ведут себя как жидкие кристаллы.[29][30][31][32][33][34][35][36]

В 1991 г. Пьер-Жиль де Жен получил Нобелевскую премию по физике за разработку обобщенной теории фазовых переходов с конкретными приложениями к описанию упорядочения и фазовых переходов в полимерах.[37] К несчастью, де Жен написал в Природа который полимеры следует отличать от других типов коллоиды, хотя они могут отображать похожие кластеры и разделение фаз поведение,[38] позиция, которая нашла свое отражение в сокращении использования термина коллоид чтобы описать поведение ассоциации высшего порядка биополимеры в современной клеточной биологии и молекулярная самосборка.

Возвращение к разделению фаз

Достижения в конфокальная микроскопия в конце 20 века выявили белки, РНК или же углеводы локализуется во многих клеточных компартментах, не связанных с мембраной в пределах цитоплазма или же ядро которые по-разному назывались пунктами / точками,[39][40][41][42] 'сигналосомы ',[43][44] 'гранулы ',[45] 'тела ', 'сборки ',[42] 'параспек ',' пуриносомы ',[46] 'включения ', 'агрегаты ' или же 'фабрики '. В этот период (1995-2008 гг.) Концепция разделение фаз был повторно заимствован у коллоидная химия & физика полимеров и предложил лежать в основе обоих цитоплазматический и ядерный компартментализация.[47][48][49][50][51][52][53][54][55][56]

С 2009 г. появляются новые доказательства того, что биомакромолекулы подвергаются внутриклеточной фазовые переходы (разделение фаз ) наблюдалась во многих различных контекстах, как внутри клеток, так и в реконструированных in vitro эксперименты.[57][58][59][60][61][62][63]

Новый термин "биомолекулярный конденсат"[64] относится к биологическим полимерам (в отличие от синтетических полимеры ), которые проходят самостоятельная сборка через кластеризацию для увеличения локальной концентрации компонентов сборки и аналогично физическому определению конденсация.[65][64]

В физике конденсация обычно относится к газожидкостному фаза перехода.

В биологии термин «конденсация» используется гораздо шире и может также относиться к жидкости-жидкости. разделение фаз формировать коллоидный эмульсии или же жидкие кристаллы внутри клеток, и жидкость-твердое тело разделение фаз формировать гели, золы, или же подвески внутри клеток, а также от жидкости к твердому телу фазовые переходы Такие как Конденсация ДНК в течение профаза клеточного цикла или белковой конденсации кристаллинов в катаракта.[66] Имея это в виду, термин «биомолекулярные конденсаты» был специально введен, чтобы отразить эту широту (см. Ниже). Поскольку биомолекулярная конденсация обычно включает олигомерные или полимерные взаимодействия между неопределенным числом компонентов, она обычно считается отличной от образования более мелких стехиометрических белковых комплексов с определенным числом субъединиц, таких как вирусные капсиды или протеасома, хотя оба являются примерами спонтанных молекулярный самосборка или же самоорганизация.

Механически кажется, что поливалентные взаимодействия между внутренне неупорядоченные белки (включая кросс-бета-полимеризацию),[67] и / или белковые домены которые индуцируют олигомерные или полимерные кластеры, могут играть роль в фазовом разделении белков.

Примеры

Формирование и примеры ядерных безмембранных компартментов
Динамика стрессовых гранул

Многие примеры биомолекулярных конденсатов охарактеризованы в цитоплазма и ядро которые, как полагают, возникают в результате разделения фаз жидкость-жидкость или жидкость-твердое тело.

Цитоплазматические конденсаты

Ядерные конденсаты

Другие ядерные структуры, включая гетерохроматин и Конденсация ДНК в сжатом виде митоз хромосомы образуются по механизмам, аналогичным фазовому разделению, поэтому их также можно классифицировать как биомолекулярные конденсаты.

Конденсаты, связанные с плазменными мембранами

  • Мембранный белок или мембранно-связанный белок, образующий кластеры в неврологических синапсы, ячейка-ячейка узкие стыки, или другие мембранные домены.[79]

Секретируемые внеклеточные конденсаты

Органеллы, заключенные в липиды, и липопротеины не считаются конденсатами

Типичный органеллы или же эндосомы заключен в липидный бислой не считаются биомолекулярными конденсатами. Кроме того, липидные капли окружены липидным монослоем в цитоплазме или в молоко, или в слезах,[81] таким образом, похоже, подпадают под категорию «мембраносвязанных». Наконец, секрет ЛПНП и HDL липопротеин частицы также заключены в липидный монослой. Формирование этих структур предполагает разделение фаз в от коллоидный мицеллы или же жидкокристаллический бислоев, но они не классифицируются как биомолекулярные конденсаты, поскольку этот термин зарезервирован для органелл, не связанных с мембраной.

Разделение жидкой и жидкой фаз (LLPS) в биологии

Биомолекулярное разделение

Жидкие биомолекулярные конденсаты

Жидкость-жидкость разделение фаз (LLPS) генерирует подтип коллоид известный как эмульсия это может объединяться от крупных капель в жидкости. Упорядочение молекул в жидкости-жидкости разделение фаз может генерировать жидкие кристаллы скорее, чем эмульсии. В клетках LLPS производит жидкий подкласс биомолекулярного конденсата, который может вести себя как эмульсия или же жидкокристаллический.

Период, термин биомолекулярные конденсаты был введен в контексте внутриклеточных ансамблей как удобный и неисключительный термин для описания нестехиометрических ансамблей биомолекул.[64] Выбор языка здесь конкретен и важен. Было высказано предположение, что многие биомолекулярные конденсаты образуются через жидкость-жидкость. разделение фаз (LLPS) сформировать коллоидный эмульсии или же жидкие кристаллы в живых организмах, в отличие от жидко-твердого разделение фаз формировать кристаллы /агрегаты в гели, золы или же подвески внутри клеток или внеклеточных секретов.[82] Однако однозначно продемонстрировать, что клеточное тело формируется путем разделения фаз жидкость-жидкость, является сложной задачей,[83][84][85][86] потому что в живых клетках не всегда легко различить различные состояния материала (жидкость против геля против твердого).[87][88] Термин «биомолекулярный конденсат» напрямую решает эту проблему, не делая никаких предположений ни о физическом механизме, с помощью которого осуществляется сборка, ни о материальном состоянии полученной сборки. Следовательно, клеточные тела, которые образуются в результате разделения фаз жидкость-жидкость, представляют собой подмножество биомолекулярных конденсатов, как и те, у которых физическое происхождение сборки неизвестно. Исторически сложилось так, что многие клеточные компартменты, не связанные с мембраной, идентифицированные микроскопически, подпадают под широкий круг биомолекулярных конденсатов.

В физике разделение фаз можно разделить на следующие типы: коллоид, одним из примеров которых являются биомолекулярные конденсаты:

Среда / фазаДисперсная фаза
ГазЖидкостьТвердый
Дисперсия
средний		ГазТакие коллоиды неизвестны.
Гелий и ксенон известны как несмешиваемый при определенных условиях.[89][90]		Жидкость аэрозоль
Примеры: туман, облака, конденсация, туман, лаки для волос		Твердый аэрозоль
Примеры: курить, ледяное облако, атмосферные твердые частицы
ЖидкостьМыло
Пример: взбитые сливки, крем для бритья, Газовые пузырьки		Эмульсия или же Жидкокристаллический
Примеры: молоко, майонез, крем для рук, латекс, биологические мембраны, мицеллы, липопротеины, шелк, жидкие биомолекулярные конденсаты		Sol или же приостановка
Примеры: пигментированные чернила, осадок, осаждает, агрегаты, волокна / фибриллы / нити, кристаллы, твердые биомолекулярные конденсаты
ТвердыйТвердая пена
Примеры: аэрогель, пенополистирол, пемза		Гель
Примеры: агар, желатин, желе, гелеобразные биомолекулярные конденсаты		Твердый золь
Пример: клюквенный стакан


В биологии наиболее актуальные формы разделение фаз являются жидко-жидкими или жидко-твердыми, хотя были сообщения о газовые пузырьки окружен фазово-разделенной белковой оболочкой в ​​цитоплазме некоторых микроорганизмов.[91]

Wnt сигнализация

Один из первых обнаруженных примеров высокодинамичного внутриклеточного жидкий биомолекулярный конденсат с четкой физиологической функцией были супрамолекулярные комплексы (Wnt сигналосомы) образованный компонентами Сигнальный путь Wnt.[54][92][93] Белок Disheveled (Dsh или Dvl) подвергается кластеризации в цитоплазме через свой домен DIX, который опосредует кластеризацию белка (полимеризацию) и разделение фаз и важен для передачи сигнала.[39][40][41][42][44][54] Белок Dsh функционирует как с плоской полярностью, так и с передачей сигналов Wnt, где он рекрутирует другой супрамолекулярный комплекс (комплекс Axin) к рецепторам Wnt на плазматической мембране. Формирование этих Dishevelled и Axin-содержащих капель сохраняется у многоклеточных животных, в том числе у Дрозофила, Xenopus, и человеческие клетки.

Гранулы P

Другим примером жидких капель в клетках являются гранулы P зародышевой линии в Caenorhabditis elegans.[82][84] Эти гранулы отделяются от цитоплазмы и образуют капли, как масло из воды. И гранулы, и окружающая цитоплазма являются жидкими в том смысле, что они текут под действием сил, и две гранулы могут сливаться при контакте. Когда (некоторые) молекулы в гранулах исследуются (через восстановление флуоресценции после фотообесцвечивания ), они быстро оборачиваются в каплях, а это означает, что молекулы диффундируют внутрь и из гранул, как и ожидалось в жидкость капелька. Капли также могут вырасти до множества молекул в поперечнике (микрометры).[84] Исследования капель Caenorhabditis elegans белок LAF-1 in vitro[94] также демонстрируют поведение, подобное жидкости, с очевидным вязкость Па с. Это примерно в десять тысяч раз больше, чем у воды при комнатной температуре, но этого достаточно, чтобы капли LAF-1 могли течь как жидкость. Как правило, сила взаимодействия (близость )[95] и валентность (количество сайтов связывания)[63] биомолекул, разделяющих фазы, влияют на вязкость их конденсатов, а также на их общую тенденцию к разделению фаз.

Рекомендации

  1. ^ Фарлоу, Уильям Г. (1890). «Труды Американской академии искусств и наук». 26. Американская академия искусств и наук: 376–381. JSTOR  20013496. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  2. ^ Грэм Т. (декабрь 1861 г.). «Жидкая диффузия применительно к анализу». Философские труды Королевского общества. 151: 183–224. Дои:10.1098 / рстл.1861.0011.
  3. ^ Гиббс, Дж. У. (1961), Научные статьи, Дувр, Нью-Йорк
  4. ^ Левель-Сенгерс Дж. М. (2002). «Как жидкости Unmix: открытия школы Ван дер Ваальса и Камерлинг-Оннеса». R Нидерландская академия искусств и наук. Амстердам.
  5. ^ Уилсон Э.Б. (июль 1899 г.). «Строение протоплазмы». Наука. 10 (237): 33–45. Bibcode:1899Sci .... 10 ... 33Вт. Дои:10.1126 / science.10.237.33. PMID  17829686.
  6. ^ Харди В.Б. (май 1899 г.). «О структуре протоплазмы клетки: Часть I. Структура, полученная в клетке путем фиксации и посмертного изменения. Структура коллоидного вещества и механизм установления и коагуляции». Журнал физиологии. 24 (2): 158–210.1. Дои:10.1113 / jphysiol.1899.sp000755. ЧВК  1516635. PMID  16992486.
  7. ^ Монтгомери Т. (1898). «Сравнительные цитологические исследования с особым вниманием к морфологии ядрышка». Журнал морфологии. 15 (1): 265–582. Дои:10.1002 / jmor.1050150204. S2CID  84531494.
  8. ^ Харди В.Б. (1905). «Коллоидный раствор. Глобулины». Журнал физиологии. 33 (4–5): 255–333. Дои:10.1113 / jphysiol.1905.sp001126. ЧВК  1465795. PMID  16992817.
  9. ^ Харди В.Б. (1912). «Напряжение композитных жидких поверхностей и механическая стабильность жидких пленок». Труды Королевского общества А. 86 (591): 610–635. Дои:10.1098 / RSPA.1912.0053.
  10. ^ Ледюк, Стефан (1911). «Механизм жизни».
  11. ^ Опарин, Александр. «Происхождение жизни» (PDF).
  12. ^ Холдейн, Джон Б.С. «Происхождение жизни» (PDF).
  13. ^ Бунгенберг де Йонг, Х. Г. и Х. Р. Крюйт (1929). «Коацервация (частичная смешиваемость в коллоидных системах)». Proc Koninklijke Nederlandse Akademie Wetenschappen 32: 849—856
  14. ^ Нобелевская премия по химии 1953 г..
  15. ^ Джиргенсонс, Бруно (1958). «Органические коллоиды». Амстердам-Лондон-Нью-Йорк-Принстон: Эльзевир. Дои:10.1002 / pol.1958.1203312665. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  16. ^ Сэнгер и Таппи 1951a; Сэнгер и Таппи 1951b; Сэнгер и Томпсон, 1953a; Сэнгер и Томпсон, 1953b
  17. ^ Сэнгер, Ф. (1958), Нобелевская лекция: химия инсулина (PDF), Nobelprize.org, получено 18 октября 2010. Нобелевская лекция Сэнгера была также опубликована в Science: Сэнгер 1959
  18. ^ Полинг, L; Кори, РБ (1951). «Конфигурации полипептидных цепей с предпочтительными ориентациями вокруг одинарных связей: два новых гофрированных листа». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 37 (11): 729–40. Bibcode:1951ПНАС ... 37..729П. Дои:10.1073 / pnas.37.11.729. ЧВК  1063460. PMID  16578412.
  19. ^ Нобелевская премия по химии 1953 г..
  20. ^ Haas, C .; Дрент, Дж. (1999). «Понимание кристаллизации белков на основе фазовой диаграммы». Журнал роста кристаллов. 196 (2–4): 388–394. Дои:10.1016 / S0022-0248 (98) 00831-8. ISSN  0022-0248.
  21. ^ Пьяцца, Роберто (2000). «Взаимодействия и фазовые переходы в белковых растворах». Текущее мнение в науке о коллоидах и интерфейсах. 5 (1–2): 38–43. Дои:10.1016 / S1359-0294 (00) 00034-0. ISSN  1359-0294.
  22. ^ Фаррелл Х.М. (1973). «Модели образования мицелл казеина». Журнал молочной науки. 56 (9): 1195–1206. Дои:10.3168 / jds.S0022-0302 (73) 85335-4. PMID  4593735.
  23. ^ Танака Т., Бенедек Г.Б. (июнь 1975 г.). «Наблюдение диффузии белков в интактных хрусталиках человека и крупного рогатого скота при применении к катаракте». Исследовательская офтальмология и визуализация. 14 (6): 449–56. PMID  1132941.
  24. ^ Танака Т., Ишимото С., Чилак Л.Т. (сентябрь 1977 г.). «Фазовое разделение смеси белок-вода при холодной катаракте в хрусталике молодой крысы». Наука. 197 (4307): 1010–1012. Дои:10.1126 / science.887936. PMID  887936.
  25. ^ Ишимото К., Голвин П. В., Сан ST, Нишио И., Танака Т. (сентябрь 1979 г.). «Цитоплазматическое фазовое разделение при формировании галактоземической катаракты в хрусталиках молодых крыс». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 76 (9): 4414–4416. Дои:10.1073 / пнас.76.9.4414. ЧВК  411585. PMID  16592709.
  26. ^ а б Thomson, J. A .; Schurtenberger, P .; Thurston, G.M .; Бенедек, Г. Б. (1987). «Бинарное разделение жидкой фазы и критические явления в растворе белок / вода». Труды Национальной академии наук. 84 (20): 7079–7083. Дои:10.1073 / pnas.84.20.7079. ISSN  0027-8424. ЧВК  299233. PMID  3478681.
  27. ^ Broide ML, Berland CR, Pande J, Ogun OO, Benedek GB (июль 1991 г.). «Бинарно-жидкое фазовое разделение растворов белков хрусталика». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 88 (13): 5660–4. Дои:10.1073 / pnas.88.13.5660. ЧВК  51937. PMID  2062844.
  28. ^ Бенедек Г.Б. (сентябрь 1997 г.). «Катаракта как болезнь конденсации белка: лекция Проктора». Исследовательская офтальмология и визуализация. 38 (10): 1911–21. PMID  9331254.
  29. ^ Waigh, T.A .; Gidley, M.J .; Команшек, Б.У .; Дональд, А. (2000). «Фазовые превращения в крахмале при желатинизации: жидкокристаллический подход». Исследование углеводов. 328 (2): 165–176. Дои:10.1016 / с0008-6215 (00) 00098-7. PMID  11028784.
  30. ^ Jenkins, P.J .; Дональд, А. (1998). «Желатинизация крахмала: комбинированное исследование SAXS / WAXS / DSC и SANS». Исследование углеводов. 308 (1–2): 133. Дои:10.1016 / S0008-6215 (98) 00079-2.
  31. ^ Jenkins, P.J .; Дональд, А. (1995). «Влияние амилозы на структуру гранул крахмала». Международный журнал биологических макромолекул. 17 (6): 315–21. Дои:10.1016/0141-8130(96)81838-1. PMID  8789332.
  32. ^ Jenkins, P.J .; Cameron, R.E .; Дональд, А. (1993). «Универсальный признак в структуре гранул крахмала из различных ботанических источников». Крахмал - Stärke. 45 (12): 417. Дои:10.1002 / звезда.19930451202.
  33. ^ Дональд, А.; Windle, A.H .; Бранд, Х.Р. (1993). «Жидкокристаллические полимеры». Физика сегодня. 46 (11): 87. Bibcode:1993ФТ .... 46к..87Д. Дои:10.1063/1.2809100. HDL:2060/19900017655.
  34. ^ Windle, A.H .; Дональд, А.Д. (1992). Жидкокристаллические полимеры. Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-30666-9.
  35. ^ Крахмал: структура и функции. Кембридж, Англия: Королевское химическое общество. 1997 г. ISBN  978-0-85404-742-0.
  36. ^ Важность науки о полимерах для биологических систем: Йоркский университет. Кембридж, Англия: Королевское химическое общество. Март 2008 г. ISBN  978-0-85404-120-6.
  37. ^ "Пресс-релиз: Нобелевская премия по физике 1991 г.". Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Интернет. 5 мая 2017 г.
  38. ^ de Gennes PG (июль 2001 г.). «Ультраделимая материя». Природа. 385 (6845): 385. Дои:10.1038/35086662. PMID  11473291. S2CID  39983702.
  39. ^ а б Клифф, Адам; Хамада, Фумихико; Биенц, Марианн (2003). «Роль Disheveled в перемещении Axin к плазменной мембране во время бескрылых сигналов». Текущая биология. 13 (11): 960–966. Дои:10.1016 / S0960-9822 (03) 00370-1. ISSN  0960-9822. PMID  12781135. S2CID  15211115.
  40. ^ а б Шварц-Ромонд, Т. (2005). «Эффектор передачи сигналов Wnt Disheveled формирует динамические белковые сборки, а не стабильные ассоциации с цитоплазматическими везикулами». Журнал клеточной науки. 118 (22): 5269–5277. Дои:10.1242 / jcs.02646. ISSN  0021-9533. PMID  16263762. S2CID  16988383.
  41. ^ а б Шварц-Ромонд, Томас; Фидлер, Марк; Шибата, Наоки; Батлер, П. Джонатан Дж.; Кикучи, Акира; Хигучи, Йошики; Биенц, Марианн (2007). «Домен DIX Disheveled обеспечивает передачу сигналов Wnt посредством динамической полимеризации». Структурная и молекулярная биология природы. 14 (6): 484–492. Дои:10.1038 / nsmb1247. ISSN  1545-9993. PMID  17529994. S2CID  29584068.
  42. ^ а б c Schwarz-Romond, T .; Metcalfe, C .; Биенц, М. (2007). «Динамическое рекрутирование аксина растрепанными белковыми сборками». Журнал клеточной науки. 120 (14): 2402–2412. Дои:10.1242 / jcs.002956. ISSN  0021-9533. PMID  17606995. S2CID  23270805.
  43. ^ Bilic, J .; Huang, Y.-L .; Дэвидсон, G .; Циммерманн, Т .; Cruciat, C.-M .; Bienz, M .; Нирс, К. (2007). «Wnt индуцирует сигналосомы LRP6 и способствует растянутому-зависимому фосфорилированию LRP6». Наука. 316 (5831): 1619–1622. Дои:10.1126 / science.1137065. ISSN  0036-8075. PMID  17569865. S2CID  25980578.
  44. ^ а б Биенц, Марианн (2014). «Сборка сигналов с помощью доменов, претерпевающих динамическую полимеризацию от головы к хвосту». Тенденции в биохимических науках. 39 (10): 487–495. Дои:10.1016 / j.tibs.2014.08.006. ISSN  0968-0004. PMID  25239056.
  45. ^ Кедерша, Н .; Андерсон, П. (2002). «Стресс-гранулы: сайты сортировки мРНК, которые регулируют стабильность и транслируемость мРНК». Сделки Биохимического Общества. 30 (6): 963–969. Дои:10.1042 / bst0300963. ISSN  0300-5127. PMID  12440955.
  46. ^ а б An, S .; Kumar, R .; Sheets, E.D .; Бенкович, С. Дж. (2008). «Обратимая компартментализация биосинтетических комплексов de Novo Purine в живых клетках». Наука. 320 (5872): 103–106. Дои:10.1126 / science.1152241. ISSN  0036-8075. PMID  18388293. S2CID  24119538.
  47. ^ Уолтер Х., Брукс Д.Е. (март 1995 г.). «Фазовое разделение в цитоплазме из-за макромолекулярного скопления является основой для микрокомпартментации». Письма FEBS. 361 (2–3): 135–9. Дои:10.1016/0014-5793(95)00159-7. PMID  7698310. S2CID  8843457.
  48. ^ Уолтер Х., Брукс Д., Срере П., ред. (Октябрь 1999 г.). Микрокомпартментация и разделение фаз в цитоплазме. 192 (1-е изд.). Академическая пресса.
  49. ^ Брукс, Д. (1999). «Может ли цитоплазма существовать без разделения фаз?». Микрокомпартментация и разделение фаз в цитоплазме. Международный обзор цитологии. 192. С. 321–330. Дои:10.1016 / S0074-7696 (08) 60532-X. ISBN  9780123645968. ISSN  0074-7696. PMID  10610362.
  50. ^ Уолтер, Гарри (1999). «Последствия разделения фаз в цитоплазме». Микрокомпартментация и разделение фаз в цитоплазме. Международный обзор цитологии. 192. С. 331–343. Дои:10.1016 / S0074-7696 (08) 60533-1. ISBN  9780123645968. ISSN  0074-7696. PMID  10610363.
  51. ^ Sear, Ричард П. (1999). «Фазовое поведение простой модели глобулярных белков». Журнал химической физики. 111 (10): 4800–4806. arXiv:cond-mat / 9904426. Дои:10.1063/1.479243. ISSN  0021-9606. S2CID  15005765.
  52. ^ а б Страднер, Анна; Седжвик, Хелен; Кардино, Фредерик; Poon, Wilson C.K .; Egelhaaf, Stefan U .; Шуртенбергер, Питер (2004). «Равновесное кластерообразование в концентрированных белковых растворах и коллоидах» (PDF). Природа. 432 (7016): 492–495. Дои:10.1038 / природа03109. ISSN  0028-0836. PMID  15565151. S2CID  4373710.
  53. ^ Иборра FJ (апрель 2007 г.). «Может ли вязкоупругое разделение фаз, скопление макромолекул и коллоидная физика объяснить ядерную организацию?». Теоретическая биология и медицинское моделирование. 4 (15): 15. Дои:10.1186/1742-4682-4-15. ЧВК  1853075. PMID  17430588.
  54. ^ а б c Sear, Ричард П. (2007). «Растрепанный: белок, который функционирует в живых клетках путем разделения фаз». Мягкая материя. 3 (6): 680. Дои:10.1039 / b618126k. ISSN  1744–683X. PMID  32900127.
  55. ^ Sear, Ричард П. (2008). «Фазовое разделение равновесных полимеров белков в живых клетках». Фарадеевские дискуссии. 139: 21–34, обсуждение 105–28, 419–20. Дои:10.1039 / b713076g. ISSN  1359-6640. PMID  19048988.
  56. ^ Думец А.С., Чокла А.М., Калер Е.В., Ленхофф А.М. (январь 2008 г.). «Поведение белковой фазы в водных растворах: кристаллизация, разделение фаз жидкость-жидкость, гели и агрегаты». Биофизический журнал. 94 (2): 570–83. Дои:10.1529 / biophysj.107.116152. ЧВК  2157236. PMID  18160663.
  57. ^ Brangwynne CP, Eckmann CR, Courson DS, Rybarska A, Hoege C., Gharakhani J, et al. (Июнь 2009 г.). «Гранулы зародышевой линии P представляют собой жидкие капли, которые локализуются путем контролируемого растворения / конденсации». Наука. 324 (5935): 1729–32. Bibcode:2009Sci ... 324.1729B. Дои:10.1126 / science.1172046. PMID  19460965. S2CID  42229928.
  58. ^ Larson AG, Elnatan D, Keenen MM, Trnka MJ, Johnston JB, Burlingame AL, et al. (Июль 2017 г.). «Образование капель жидкости с помощью HP1α предполагает роль разделения фаз в гетерохроматине». Природа. 547 (7662): 236–240. Bibcode:2017Натура.547..236L. Дои:10.1038 / природа22822. ЧВК  5606208. PMID  28636604.
  59. ^ Нотт Т.Дж., Петсалаки Э., Фарбер П., Джервис Д., Фусснер Э., Плоховец А. и др. (Март 2015 г.). «Фазовый переход неупорядоченного белка nuage генерирует экологически чувствительные безмембранные органеллы». Молекулярная клетка. 57 (5): 936–947. Дои:10.1016 / j.molcel.2015.01.013. ЧВК  4352761. PMID  25747659.
  60. ^ Патель А., Ли Хо, Джаверт Л., Махарана С., Джанель М., Хейн М.Ю. и др. (Август 2015 г.). «Переход от жидкой фазы к твердой фазе белка ALS FUS, ускоренный мутацией болезни». Клетка. 162 (5): 1066–77. Дои:10.1016 / j.cell.2015.07.047. PMID  26317470.
  61. ^ Ферич М., Вайдья Н., Хармон Т.С., Митреа Д.М., Чжу Л., Ричардсон Т.М. и др. (Июнь 2016). «Сосуществующие жидкие фазы лежат в основе ядерных субкомпартментов». Клетка. 165 (7): 1686–1697. Дои:10.1016 / j.cell.2016.04.047. ЧВК  5127388. PMID  27212236.
  62. ^ Рибак Дж. А., Чжу Л., Ферролино М. С., Толберт М., Митреа Д. М., Сандерс Д. В. и др. (2019-10-22). «Зависимое от состава фазовое разделение лежит в основе направленного потока через ядрышко». bioRxiv: 809210. Дои:10.1101/809210.
  63. ^ а б Ли П., Банджаде С., Ченг Х.С., Ким С., Чен Б., Го Л. и др. (Март 2012 г.). «Фазовые переходы в сборке поливалентных сигнальных белков». Природа. 483 (7389): 336–40. Bibcode:2012Натура 483..336л. Дои:10.1038 / природа10879. ЧВК  3343696. PMID  22398450.
  64. ^ а б c Банани С.Ф., Ли ХО, Хайман А.А., Розен М.К. (май 2017 г.). «Биомолекулярные конденсаты: организаторы клеточной биохимии». Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология. 18 (5): 285–298. Дои:10.1038 / nrm.2017.7. ЧВК  7434221. PMID  28225081. S2CID  37694361.
  65. ^ Уиллер Р.Дж., Хайман А.А. (май 2018 г.). «Контроль компартментализации немембранно-связанными органеллами». Философские труды Королевского общества B: биологические науки. 373 (1747): 4666–4684. Дои:10.1098 / rstb.2017.0193. ЧВК  5904305. PMID  29632271.
  66. ^ Бенедек Г.Б. (сентябрь 1997 г.). «Катаракта как болезнь конденсации белка: лекция Проктора». Исследовательская офтальмология и визуализация. 38 (10): 1911–21. PMID  9331254.
  67. ^ Като, Масато; Макнайт, Стивен Л. (2017). «Перекрестная β-полимеризация доменов последовательностей низкой сложности». Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии. 9 (3): a023598. Дои:10.1101 / cshperspect.a023598. ISSN  1943-0264. ЧВК  5334260. PMID  27836835.
  68. ^ Накано, Акихиро; Трие, Риозо; Татейши, Коичи (2014). «Гликоген-поверхностно-активные комплексы: фазовое поведение в системе вода / фитогликоген / додецилсульфат натрия (SDS)». Биология, биотехнология и биохимия. 61 (12): 2063–2068. Дои:10.1271 / bbb.61.2063. ISSN  0916-8451. PMID  27396883.
  69. ^ Танака Т., Бенедек Г.Б. (июнь 1975 г.). «Наблюдение диффузии белков в интактных хрусталиках человека и крупного рогатого скота при применении к катаракте». Исследовательская офтальмология и визуализация. 14 (6): 449–56. PMID  1132941.
  70. ^ Танака Т., Ишимото С., Чилак Л.Т. (сентябрь 1977 г.). «Фазовое разделение смеси белок-вода при холодной катаракте в хрусталике молодой крысы». Наука. 197 (4307): 1010–1012. Дои:10.1126 / science.887936. PMID  887936.
  71. ^ Ишимото К., Голвин П. В., Сан ST, Нишио И., Танака Т. (сентябрь 1979 г.). «Цитоплазматическое фазовое разделение при формировании галактоземической катаракты в хрусталиках молодых крыс». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 76 (9): 4414–4416. Дои:10.1073 / пнас.76.9.4414. ЧВК  411585. PMID  16592709.
  72. ^ Broide ML, Berland CR, Pande J, Ogun OO, Benedek GB (июль 1991 г.). «Бинарно-жидкое фазовое разделение растворов белков хрусталика». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 88 (13): 5660–4. Дои:10.1073 / pnas.88.13.5660. ЧВК  51937. PMID  2062844.
  73. ^ Бенедек Г.Б. (сентябрь 1997 г.). «Катаракта как болезнь конденсации белка: лекция Проктора». Исследовательская офтальмология и визуализация. 38 (10): 1911–21. PMID  9331254.
  74. ^ Шефер К.Н., Пайфер М. (февраль 2019 г.). «Регуляция передачи сигналов Wnt / бета-катенина и роль биомолекулярных конденсатов». Клетка развития. 48 (4): 429–444. Дои:10.1016 / j.devcel.2019.01.025. ЧВК  6386181. PMID  30782412.
  75. ^ Gammons M, Bienz M (апрель 2018 г.). «Мультибелковые комплексы, управляющие передачей сигнала Wnt». Текущее мнение в области клеточной биологии. 51 (1): 42–49. Дои:10.1016 / j.ceb.2017.10.008. PMID  29153704.
  76. ^ Muthunayake, Nisansala S .; Томарес, Д.Т .; Чайлдерс, У. Сет; Шрейдер, Джаред М. (май 2020 г.). «Фазово-разделенные бактериальные рибонуклеопротеиновые тельца организуют распад мРНК». WIREs РНК. 11 (3): e1599. Дои:10.1002 / wrna.1599. PMID  32445438.
  77. ^ Дороне, Яннив; Боэйнэмс, Стивен; Джин, Бенджамин; Босси, Флавия; Флорес, Эдуардо; Лазарь, Елена; Михилс, Эмиэль; Де Деккер, Матиас; Баатсен, Питер; Holehouse, Alex S .; Сукеник, Шахар; Гитлер, Аарон Д .; Ри, Сын Й. (август 2020 г.). «Зависимое от гидратации разделение фаз прионоподобного белка регулирует прорастание семян во время водного стресса». bioRxiv. Дои:10.1101/2020.08.07.242172. S2CID  221096771.
  78. ^ Ферич М., Вайдья Н., Хармон Т.С., Митреа Д.М., Чжу Л., Ричардсон Т.М. и др. (Июнь 2016). «Сосуществующие жидкие фазы лежат в основе ядерных субкомпартментов». Клетка. 165 (7): 1686–1697. Дои:10.1016 / j.cell.2016.04.047. ЧВК  5127388. PMID  27212236.
  79. ^ Дело, Линдси Б.; Дитлев, Джонатон А .; Розен, Майкл К. (2019). «Регулирование трансмембранной передачи сигналов путем разделения фаз». Ежегодный обзор биофизики. 48 (1): 465–494. Дои:10.1146 / annurev-biophys-052118-115534. ISSN  1936-122X. ЧВК  6771929. PMID  30951647.
  80. ^ Muschol, Martin; Розенбергер, Франц (1997). «Разделение жидкой и жидкой фаз в перенасыщенных растворах лизоцима и связанное с этим образование / кристаллизация осадка». Журнал химической физики. 107 (6): 1953–1962. Дои:10.1063/1.474547. ISSN  0021-9606.
  81. ^ Паттерсон, Мэтью; Vogel, Hans J .; Преннер, Эльмар Дж. (2016). «Биофизическая характеристика модельных систем монопленок, состоящих из отобранных фосфолипидов слезной пленки». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны. 1858 (2): 403–414. Дои:10.1016 / j.bbamem.2015.11.025. ISSN  0005-2736. PMID  26657693.
  82. ^ а б Тан, Лэй (февраль 2019 г.). «Оптогенетические инструменты освещают разделение фаз». Методы природы (Бумага). 16 (2): 139. Дои:10.1038 / s41592-019-0310-5. PMID  30700901. S2CID  59525729.(требуется подписка)
  83. ^ Хайман А.А., Вебер КА, Юлихер Ф. (11.10.2014). «Жидко-жидкое фазовое разделение в биологии». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития. 30 (1): 39–58. Дои:10.1146 / annurev-cellbio-100913-013325. PMID  25288112.
  84. ^ а б c Brangwynne CP, Eckmann CR, Courson DS, Rybarska A, Hoege C, Gharakhani J, et al. (Июнь 2009 г.). «Гранулы зародышевой линии P представляют собой жидкие капли, которые локализуются путем контролируемого растворения / конденсации». Наука. 324 (5935): 1729–32. Bibcode:2009Sci ... 324.1729B. Дои:10.1126 / science.1172046. PMID  19460965. S2CID  42229928.
  85. ^ McSwiggen DT, Mir M, Darzacq X, Tjian R (декабрь 2019 г.). «Оценка разделения фаз в живых клетках: диагностика, предостережения и функциональные последствия». Гены и развитие. 33 (23–24): 1619–1634. Дои:10.1101 / gad.331520.119. ЧВК  6942051. PMID  31594803.
  86. ^ Поузи А.Е., Holehouse AS, Паппу Р.В. (2018). «Фазовое разделение внутренне нарушенных белков». Методы в энзимологии. Эльзевир. 611: 1–30. Дои:10.1016 / bs.mie.2018.09.035. ISBN  978-0-12-815649-0. PMID  30471685.
  87. ^ Вудрафф Дж. Б., Хайман А. А., Боке Э. (февраль 2018 г.). «Организация и функции нединамических биомолекулярных конденсатов». Тенденции в биохимических науках. 43 (2): 81–94. Дои:10.1016 / j.tibs.2017.11.005. PMID  29258725.
  88. ^ Бойнаемс С., Альберти С., Фавзи Н.Л., Миттаг Т., Полимениду М., Руссо Ф. и др. (Июнь 2018). «Разделение белковой фазы: новая фаза в клеточной биологии». Тенденции в клеточной биологии. 28 (6): 420–435. Дои:10.1016 / j.tcb.2018.02.004. ЧВК  6034118. PMID  29602697.
  89. ^ de Swaan Arons, J .; Дипен, Г. А. М. (2010). «Несмешиваемость газов. Система He-Xe: (Краткое сообщение)». Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas. 82 (8): 806. Дои:10.1002 / recl.19630820810. ISSN  0165-0513.
  90. ^ de Swaan Arons, J .; Дипен, Г. А. М. (1966). «Газ - газовые равновесия». J. Chem. Phys. 44 (6): 2322. Bibcode:1966ЖЧФ..44.2322Д. Дои:10.1063/1.1727043.
  91. ^ Байро, Марвин Дж .; Дэвисо, Эухенио; Беленький, Марина; Гриффин, Роберт Дж .; Херцфельд, Джудит (2012). "Амилоидная органелла, твердотельный ЯМР-свидетельство кросс-β сборки газовых пузырьков". Журнал биологической химии. 287 (5): 3479–3484. Дои:10.1074 / jbc.M111.313049. ISSN  0021-9258. ЧВК  3271001. PMID  22147705.
  92. ^ Шефер К.Н., Пайфер М. (февраль 2019 г.). «Регуляция передачи сигналов Wnt / бета-катенина и роль биомолекулярных конденсатов». Клетка развития. 48 (4): 429–444. Дои:10.1016 / j.devcel.2019.01.025. ЧВК  6386181. PMID  30782412.
  93. ^ Gammons M, Bienz M (апрель 2018 г.). «Мультибелковые комплексы, управляющие передачей сигнала Wnt». Текущее мнение в области клеточной биологии. 51 (1): 42–49. Дои:10.1016 / j.ceb.2017.10.008. PMID  29153704.
  94. ^ Эльбаум-Гарфинкль С., Ким И., Щепаниак К., Чен СС, Экманн С.Р., Мён С., Брангвинн С.П. (июнь 2015 г.). «Неупорядоченный белок P-гранул LAF-1 вызывает разделение фаз на капли с регулируемой вязкостью и динамикой». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 112 (23): 7189–94. Bibcode:2015PNAS..112.7189E. Дои:10.1073 / pnas.1504822112. ЧВК  4466716. PMID  26015579.
  95. ^ Heidenreich M; Жоржесон Дж. М.; Locatelli E; Rovigatti L; Нанди СК; Steinberg A; Надав Y; Шимони Э; Safran SA; Doye JPK, Джонатан П. К .; Леви Э.Д. (13.07.2020). «Конструктор протеиновых сборок с настраиваемыми фазовыми диаграммами в живых клетках». Природа Химическая Биология. 16 (9): 939–945. Дои:10.1038 / s41589-020-0576-z. HDL:11573/1435875. ISSN  1552-4469. PMID  32661377. S2CID  220507058.

дальнейшее чтение