被动与主动条件下模型生物浓缩物的多尺度生长动力学
生物物理
2025-10-31 v2 软凝聚态物质
生物大分子
亚细胞过程
摘要
活细胞表现出复杂的组织结构，其中包括诸多类细胞内囊泡， RNA 和蛋白质丰富的类液态、类液体型器官被称为生物浓缩物。能耗过程调控其形成和溶解，其中特定酶酶促水解是最常涉及的反应之一。通过由可磷酸化肽段和均聚 RNA 组成的模型系统，我们阐明酶活性如何调制生物浓缩物的生长动力学并改变其局部结构。在被动条件下，时间分辨的 ultra-small-angle X 射线散射 (SAXS) 结果揭示了在时间尺度跨越四个数量级内维持的核化驱动的共聚作用机制，类似于简单二元流体混合物的粗化。在对比度分辨分子动力学模拟中显示，肽装饰的 RNA 链在混合后不久即构成相关亚单体。在 contrast, 主动形成的浓缩物最初显示局部质量分形结构，随后在酶活性作用下逐渐成熟，最终经历共聚作用。两种类型的浓缩物最终都达到稳态，但荧光恢复后 photobleach (FRAP) 结果表明，在主动形成的浓缩物中，肽的扩散率为约两倍，符合其松散包装的局部结构。我们预计在模型系统中实现的多尺度、集成方法可有效将细胞内主动过程调控的浓缩物形成与溶解动力学与其功能特性联系起来。
引用
@article{arxiv.2508.16398,
title = {Multiscale Growth Kinetics of Model Biomolecular Condensates Under Passive and Active Conditions},
author = {Tamizhmalar Sundararajan and Matteo Boccalini and Roméo Suss and Sandrine Mariot and Emerson R. Da Silva and Fernando C. Giacomelli and Austin Hubley and Theyencheri Narayanan and Alessandro Barducci and Guillaume Tresset},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.16398},
year = {2025}
}