Dinámica extrema en un condensado biomolecular

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• La biofísica
• Biología celular

Sus antecedentes:

• Las proteínas y los ácidos nucleicos se separan para formar condensados biomoleculares.
• Los condensados organizan procesos celulares a través de escalas moleculares y mesoscópicas.
• Comprender la dinámica del condensado a nivel molecular es crucial pero desafiante.

Objetivo del estudio:

• Investigar la dinámica a escala molecular dentro de los condensados biomoleculares separados por fase.
• Explorar la relación entre la viscosidad macroscópica y la movilidad molecular en estos sistemas.
• Elucidar los mecanismos subyacentes a las reorganizaciones moleculares rápidas en las fases de proteínas concentradas.

Principales métodos:

• Se han estudiado coacervados complejos de proteínas desordenadas de carga opuesta.
• Se utilizó espectroscopia de una sola molécula optimizada para mediciones de gotas.
• Realizó simulaciones de dinámica molecular de todos los átomos.

Principales resultados:

• Los condensados de proteínas separados por fase exhiben una concentración 1000 veces mayor y una viscosidad 300 veces mayor que el agua.
• La espectroscopia de una sola molécula reveló la interconversión de las configuraciones de la cadena de proteínas en una escala de tiempo de submicrosegundos.
• Las simulaciones de dinámica molecular confirmaron el intercambio en escala de tiempo de picosegundos a nanosegundos de las interacciones de cadena lateral cargadas.

Conclusiones:

• A pesar de la alta viscosidad macroscópica, las proteínas desordenadas en los condensados mantienen una alta movilidad molecular.
• Las interacciones de corta duración entre las cadenas laterales cargadas conducen a reordenamientos locales rápidos.
• Las reacciones eficientes a escala molecular pueden ocurrir dentro de sistemas biomoleculares separados por fases.