Condensados BiomolecularesOrganizadores de la Vida

  1. María Heredia Torrejón 1
  2. Alfonso María Lechuga Sancho 1
  3. Raúl Montañez Martínez 1
  1. 1 Instituto de Investigación e Innovación Biomédica de Cádiz
    info

    Instituto de Investigación e Innovación Biomédica de Cádiz

    Cadiz, España

Revista:
Encuentros en la Biología

ISSN: 1134-8496

Año de publicación: 2023

Volumen: 16

Número: 186

Páginas: 6-10

Tipo: Artículo

Otras publicaciones en: Encuentros en la Biología

Resumen

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.

Referencias bibliográficas

  • Fare, C. M., Villani, A., Drake, L. E. & Shorter, J. Higher- order organization of biomolecular condensates. Open Biol. 11, 210137 (2021).
  • 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).