Condensados Biomoleculares: Organizadores de la Vida
DOI:
https://doi.org/10.24310/enbio.v16i186.17161Palabras clave:
Condensados Biomoleculares, separación de fases líquido-líquido, autoorganización, biología estructural, salud humanaResumen
La vida nunca deja de sorprendernos. Hoy lo hace con unos orgánulos libres de membrana conocidos como condensados biomoleculares. Éstos, son el resultado de un fenómeno de autoorganización de biomoléculas capaz de crear auténticos microentornos con funciones definidas en el interior de la célula. En los últimos años, se ha descubierto que los condensados desempeñan un papel relevante en diversos aspectos de la biología celular, como la regulación de la expresión génica, la síntesis de proteínas, el control de la señalización celular, la polimerización de proteínas del citoesqueleto o la formación de agregados asociados a enfermedades neurodegenerativas, entre muchas otras aún por descubrir. Estos hallazgos están desafiando nuestra comprensión actual de los procesos celulares y ofrecen nuevas maneras de entender el funcionamiento interno de las células. Los condensados muestran mecanismos celulares previamente desconocidos, mucho más estocásticos y que diluyen la preponderancia del mecanicismo genético en favor de los procesos de autoorganización celular. El avance en la comprensión de los condensados biomoleculares abre emocionantes vías de investigación en biología celular y molecular y permiten la reinterpretación de los procesos que relacionan el genotipo y el fenotipo, ofreciendo así la posibilidad de comprender mejor las enfermedades y desarrollar enfoques terapéuticos más efectivos en el futuro.
Descargas
Métricas
Citas
Poudyal, R. R., Pir Cakmak, F., Keating, C. D. & Bevilac- qua, P. C. Physical Principles and Extant Biology Reveal Roles for RNA-Containing Membraneless Compartments in Origins of Life Chemistry. Biochemistry 57, 2509–2519 (2018).
Banani, S. F., Lee, H. O., Hyman, A. A. & Rosen, M. K. Bio- molecular condensates: organizers of cellular biochemistry. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 18, 285–298 (2017).
Liu, X. et al. Mitotic Implantation of the Transcription Fac- tor Prospero via Phase Separation Drives Terminal Neuronal Differentiation. Dev. Cell 52, 277–293.e8 (2020).
Case, L. B. Membranes regulate biomolecular condensates. Nature cell biology vol. 24 404–405 (2022).
Espinosa, J. R. et al. Liquid network connectivity regulates the stability and composition of biomolecular condensates with many components. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 117, 13238–13247 (2020).
Falahati, H. & Haji-Akbari, A. Thermodynamically driven assemblies and liquid-liquid phase separations in biology. Soft Matter 15, 1135–1154 (2019).
Walter, H. & Brooks, D. E. Phase separation in cytoplasm, due to macromolecular crowding, is the basis for microcom- partmentation. FEBS Lett. 361, 135–139 (1995).
Brangwynne, C. P. et al. Germline P granules are liquid droplets that localize by controlled dissolution/condensation. Science 324, 1729–1732 (2009).
Li, P. et al. Phase transitions in the assembly of multivalent signalling proteins. Nature 483, 336–340 (2012).
Lyon, A. S., Peeples, W. B. & Rosen, M. K. A framework for understanding the functions of biomolecular condensates across scales. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 22, 215–235 (2021).
Zhang, H. et al. A subcellular map of the human kinome.Elife 10, (2021).
Schuster, B. S. et al. Biomolecular Condensates: Sequence Determinants of Phase Separation, Microstructural Orga- nization, Enzymatic Activity, and Material Properties. J. Phys. Chem. B 125, 3441–3451 (2021).
Tsang, B., Pritišanac, I., Scherer, S. W., Moses, A. M. & Forman-Kay, J. D. Phase Separation as a Missing Mechanism for Interpretation of Disease Mutations. Cell 183, 1742–1756 (2020).
Dias, C. S., Araújo, N. A. M. & Telo da Gama, M. M. Dy- namics of network fluids. Adv. Colloid Interface Sci. 247, 258–263 (2017).
Choi, J.-M., Holehouse, A. S. & Pappu, R. V. Physical Principles Underlying the Complex Biology of Intracellular Phase Transitions. Annu. Rev. Biophys. 49, 107–133 (2020).
Patel, A. et al. A Liquid-to-Solid Phase Transition of the ALS Protein FUS Accelerated by Disease Mutation. Cell 162, 1066–1077 (2015).
Zeng, M. et al. Reconstituted Postsynaptic Density as a Molecular Platform for Understanding Synapse Formation and Plasticity. Cell 174, 1172–1187.e16 (2018).
Nedelsky, N. B. & Taylor, J. P. Bridging biophysics and neurology: aberrant phase transitions in neurodegenerative disease. Nat. Rev. Neurol. 15, 272–286 (2019).
Tulpule, A. et al. Kinase-mediated RAS signaling via membraneless cytoplasmic protein granules. Cell 184, 2649–2664.e18 (2021).
Wang, L. et al. Rett syndrome-causing mutations compromi- se MeCP2-mediated liquid-liquid phase separation of chro- matin. Cell Res. 30, 393–407 (2020).
Alberti, S. & Hyman, A. A. Biomolecular condensates at the nexus of cellular stress, protein aggregation disease and ageing. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 22, 196–213 (2021).
Mitrea, D. M., Mittasch, M., Gomes, B. F., Klein, I. A. & Murcko, M. A. Modulating biomolecular condensates: a novel approach to drug discovery. Nat. Rev. Drug Discov. 21, 841–862 (2022).
Banani, S. F. et al. Genetic variation associated with con- densate dysregulation in disease. Dev. Cell 57, 1776–1788.e8 (2022).
Agius, L. Channelling in Intermediary Metabolism. (Ashgate Publishing, 1997).
Wu, X., Cai, Q., Feng, Z. & Zhang, M. Liquid-Liquid Phase Separation in Neuronal Development and Synaptic Signaling. Dev. Cell 55, 18–29 (2020).
Park, J.-E. et al. Phase separation of Polo-like kinase 4 by autoactivation and clustering drives centriole biogenesis. Nat. Commun. 10, 4959 (2019).
Zhu, G. et al. Phase Separation of Disease-Associated SHP2 Mutants Underlies MAPK Hyperactivation. Cell 183, 490–502.e18 (2020).
Boulay, G. et al. Cancer-Specific Retargeting of BAF Com- plexes by a Prion-like Domain. Cell 171, 163–178.e19 (2017).
Basu, S. et al. Unblending of Transcriptional Condensates in Human Repeat Expansion Disease. Cell 181, 1062–1079.e30 (2020).
Goodwin, B. Las Manchas Del Leopardo: La Evolución de la Complejidad. (Tusquets Editores, 1998).
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Esta obra está bajo licencia internacional Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
Esta revista provee acceso libre inmediato a su contenido bajo el principio de hacer disponible gratuitamente la investigación al público. Todos los contenidos publicados en Encuentros en la Bilogía están sujetos a la licencia Creative Commons Reconocimento-NoComercia-Compartirigual 4.0 cuyo texto completo puede consultar en <http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0>
Se pueden copiar, usar, difundir, transmitir y exponer públicamente, siempre que:
Se cite la autoría y la fuente original de su publicación (revista, editorial y URL de la obra).
No se usen para fines comerciales.
Se mencione la existencia y especificaciones de esta licencia de uso
Los derechos de autor son de dos clases: morales y patrimoniales. Los derechos morales son prerrogativas perpetuas, irrenunciables, intransferibles, inalienables, inembargables e imprescriptibles. De acuerdo con la legislación de derechos de autor, Encuentros en la Biología reconoce y respeta el derecho moral de los autores/as, así como la titularidad del derecho patrimonial, el cual será cedido a la Universidad de Málaga para su difusión en acceso abierto. Los derechos patrimoniales, se refieren a los beneficios que se obtienen por el uso o divulgación de las obras. Encuentros en la Biología se publica en open access y queda autorizada en exclusiva para realizar o autorizar por cualquier medio el uso, distribución, divulgación, reproducción, adaptación, traducción o transformación de la obra.
Es responsabilidad de los autores/as obtener los permisos necesarios de las imágenes que están sujetas a derechos de autor.
Los autores/as cuyas contribuciones sean aceptadas para su publicación en esta revista conservarán el derecho no exclusivo de utilizar sus contribuciones con fines académicos, de investigación y educativos, incluyendo el auto-archivo o depósito en repositorios de acceso abierto de cualquier tipo.
La edición electrónica de esta revista esta editada por la Editorial de la Universidad de Málaga (UmaEditorial), siendo necesario citar la procedencia en cualquier reproducción parcial o total.