Tröpfchen sind der Schlüssel zu den dynamischen Aktivitäten von Zellen

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Eine Zelle ist eine komplexe Maschine, deren flexible Architektur es ihr ermöglicht, an den Aktivitäten des Lebens teilzunehmen: Informationen weiterzugeben, Abfall zu verwalten, auf Stress zu reagieren.Eine Möglichkeit, wie Proteine und andere Moleküle in der Zelle diese Flexibilität erreichen, ist die Kondensation in spezialisierte Tröpfchen, ein Phänomen, das als Flüssig-Flüssig-Phasentrennung bezeichnet wird.

Clifford Brangwynne, Professor für chemische und biologische Verfahrenstechnik, leitet eine Forschungsgruppe, die sich mit der Bildung und den Funktionen dieser Tröpfchen beschäftigt, die als membranlose Organellen oder Kondensate bezeichnet werden, im Gegensatz zu den bekannteren membranumschlossenen Organellen wie den Mitochondrien oder dem Zellkern.Membranlose Organellen spielen eine Schlüsselrolle im Zellkern, wo das Genom einer Zelle gespeichert ist und ihre Gene in Botschaften umgeschrieben werden, die die Zellaktivitäten steuern.

Brangwynne’s Team hat neuartige Werkzeuge entwickelt, um die Kondensation von Proteinen im Zellkern zu untersuchen und zu manipulieren, und wendet diese Ansätze nun an, um neue Aspekte der Genregulation aufzudecken.

Die Arbeit könnte dazu beitragen, aufzuklären, wie die Genregulation bei Krebs und neurodegenerativen Krankheiten aus dem Ruder läuft, und könnte bei der Entdeckung neuer therapeutischer Ansätze helfen.”Das Genom ist nicht nur ein abstraktes Software-Programm”, sagte Brangwynne, eine Mitarbeiterin des Howard Hughes Medical Institute Investigator.

Jedes Chromosom ist ein langer DNA-Strang, der in einen relativ winzigen Kern gepackt und um Begleitproteine gewickelt ist.

Physikalische Kräfte sind entscheidend für die Genregulation, und Brangwynne erforscht, wie Proteintröpfchen im, auf und um das Genom herum wirken, um die Genexpression zu beeinflussen.Zu diesem Zweck haben Brangwynne und Kollegen eine Technik namens CasDrop entwickelt.

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Es kombiniert die Optogenetik oder den Einsatz von Licht zur Steuerung zellulärer Aktivitäten mit der CRISPR-Gen-Editiertechnologie, um die Kondensation von Proteinen an spezifischen DNA-Sequenzen innerhalb des Genoms einer Zelle zu aktivieren.

CasDrop ermöglichte es den Forschern, mit dem Studium der Biophysik der Wechselwirkungen der Tröpfchen mit dem Genom zu beginnen und enthüllte….

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