En physique, un système composé de deux substances peut être modélisé conformément à la théorie classique des mélanges, qui considère la fraction correspondant à chaque constituant et les interactions entre les constituants. Les exemples incluent la coexistence de phases haute et basse densité dans l’eau surfondue et la coexistence de flaques métalliques dans une matrice isolante dans la transition métal-isolant Mott.
Mariano de Souza, professeur, Institut de géosciences et sciences exactes, Fondation de soutien à la recherche de l’État de São Paulo
La production de protéines à l’intérieur d’une cellule peut atteindre un seuil qui donne lieu à une séparation de phase liquide-liquide et à un compartimentage des protéines sous forme de gouttelettes. “En utilisant des outils de thermodynamique tels que le paramètre Grüneisen, le modèle Flory-Huggins et le modèle Avramov-Casalini, nous montrons que la dynamique cellulaire est considérablement réduite au voisinage de la ligne binodale qui détermine la séparation de phase, et également pour un rapport protéine/solvant équivalent. concentration, donnant lieu à une phase cellulaire de type Griffiths”, a déclaré Souza.
L’étude propose également que la phase cellulaire de type Griffiths soit associée à l’origine de la vie et à l’émergence d’organismes primordiaux, conformément à la théorie classique formulée par le biologiste et biochimiste russe Aleksandr Oparin (1894-1980) dans les années 1930, puisque seulement les coacervats (gouttelettes de molécules organiques regroupées dans une solution aqueuse) à dynamique lente ont survécu et évolué.
“Cela pourrait à son tour être lié au rôle fondamental joué par l’homochiralité dans l’évolution de la vie”, a déclaré Souza. La chiralité est la propriété d’un objet ou d’une molécule qui signifie qu’il ne peut pas être superposé à son image dans un miroir. Les mains humaines sont chirales, par exemple. L’homochiralité est la prédominance d’une chiralité unique dans les molécules d’un système biologique.
Les chercheurs démontrent dans l’étude qu’une augmentation du temps de diffusion des protéines se produit de manière concomitante avec une réduction des fluctuations stochastiques dans la cellule, ce qui est essentiel pour optimiser l’expression des gènes. L’étude propose une approche alternative pour étudier la dynamique de la compartimentation des protéines, qui pourrait également s’appliquer à d’autres systèmes biologiques.
D’autres exemples du rôle joué par la séparation de phases incluent la cataracte (où la séparation de phases dans la rétine peut provoquer une déficience visuelle), les maladies neurodégénératives et même le COVID-19 (où la coacervation de la protéine N du SRAS-CoV-2 peut supprimer la réponse immunitaire innée. au virus). Il a récemment été rapporté que la séparation de phases associée à la protéine 1 supprimant la ferroptose (FSP1) pouvait être utilisée dans une intervention thérapeutique efficace contre le cancer.
“La séparation des phases liquide-liquide affecte chaque maladie différemment, et la formation de gouttelettes de protéines peut être bénéfique ou non. La phase cellulaire de type Griffiths que nous proposons peut avoir un impact significatif sur la gestion et même le traitement des maladies”, a déclaré Minicucci. L’étude menée par le groupe de Souza démontre l’importance de l’interdisciplinarité dans les projets de sciences fondamentales.
Source:
Fondation de soutien à la recherche de l’État de São Paulo
Références des revues :
Squillante, L., et coll. (2024). Phase cellulaire de type Griffiths. Hélion. est ce que je.org/10.1016/j.heliyon.2024.e34622
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