物理学では、2 つの物質で構成されるシステムは、各成分に対応する割合と成分間の相互作用を考慮する古典的な混合理論に従ってモデル化できます。例としては、過冷却水中の高密度相と低密度相の共存や、モット金属絶縁体転移における絶縁マトリックス中の金属溜まりの共存などが挙げられます。
マリアノ・デ・ソウザ、サンパウロ州研究支援財団地球科学・精密科学研究所教授
細胞内でのタンパク質の生成は、液液相分離や液滴の形でのタンパク質の区画化を引き起こす閾値に達することがあります。 「グリューナイゼンパラメータ、フローリー・ハギンズモデル、アヴラモフ・カザリーニモデルなどの熱力学ツールを使用して、相分離を決定する双節線の近傍で細胞のダイナミクスが劇的に減少すること、また同等のタンパク質/溶媒の場合でも細胞のダイナミクスが劇的に減少することを示しました。濃度が上昇し、グリフィスのような細胞相が生じます」とソウザ氏は語った。
この研究はまた、1930年代にロシアの生物学者で生化学者のアレクサンドル・オパリン（1894年～1980年）によって定式化された古典理論に従って、グリフィス様の細胞相が生命の起源と原始生物の出現に関連していることを提案している。遅い力学を持つコアセルベート（水溶液中でクラスター化した有機分子の液滴）は生き残り、進化しました。
「これはひいては、生命の進化においてホモキラリティが果たす基本的な役割に関連している可能性がある」とソウザ氏は述べた。キラリティーは物体または分子の特性であり、鏡像に重ね合わせることができないことを意味します。たとえば、人間の手はキラルです。ホモキラリティーは、生物系の分子における単一のキラリティーが優勢であることです。
研究者らはこの研究で、細胞内の確率的変動の減少と同時にタンパク質の拡散時間の増加が起こり、それが遺伝子発現の最適化の鍵となることを実証した。この研究は、タンパク質の区画化の動態を調査するための代替アプローチを提供しており、これは他の生物学的システムにも適用できる可能性があります。
相分離が果たす役割の他の例としては、白内障 (網膜における相分離が視覚障害を引き起こす可能性がある)、神経変性疾患、さらには COVID-19 (SARS-CoV-2 N タンパク質のコアセルベーションが自然免疫応答を抑制する可能性がある) などがあります。ウイルスに）。最近、フェロトーシス抑制タンパク質 1 (FSP1) に関連する相分離を癌に対する効果的な治療介入に使用できることが報告されました。
「液液相分離は各疾患に異なる影響を与え、タンパク質液滴の形成は有益な場合もあればそうでない場合もあります。私たちが提案しているグリフィス様細胞相は、疾患の管理や治療にさえ大きな影響を与える可能性があります」とミニクッチ氏は述べた。ソウザ氏のグループが実施した研究は、基礎科学プロジェクトにおける学際性の重要性を示している。
ソース：
参考文献:
スキランテ、L.、 他。 （2024年）。細胞グリフィス様相。 ヘリオン。 doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e34622
1728879045
#タンパク質の区画化におけるグリフィス様相の役割
2024-10-14 04:08:00