Befeuchtung und komplexe Umgestaltung von Membranen durch biomolekulare Kondensate

Zellen compartmentalisieren Teile ihres Inneren in flüssigkeitsähnliche Kondensate, die in vitro rekonstruiert werden können. Obwohl diese Kondensate mit membrangebundene Organellen interagieren, sind ihr Potenzial für die Membranumbildung und die zugrunde liegenden Mechanismen solcher Interaktionen nicht gut verstanden. Hier zeigen wir, dass Interaktionen zwischen Proteinkondensaten - einschließlich hohler Kondensate - und Membranen zu bemerkenswerten morphologischen Veränderungen führen können und einen theoretischen Rahmen bieten, um sie zu beschreiben. Die Modulation der Salzgehalte der Lösung oder der Membranzusammensetzung treibt das Kondensat-Membran-System durch zwei Benetzungstransitionen, von der Entfeuchtung über ein breites Regime der teilweisen Benetzung bis zur vollständigen Benetzung. Wenn ausreichend Membranfläche verfügbar ist, werden Fingern oder Riffelungen der Kondensat-Membran-Grenzfläche beobachtet, ein faszinierendes Phänomen, das komplex gekrümmte Strukturen erzeugt. Die beobachteten Morphologien werden durch das Zusammenspiel von Adhäsion, Membranelastizität und Grenzflächenspannung bestimmt. Unsere Ergebnisse heben die Relevanz der Benetzung in der Zellbiologie hervor und ebnen den Weg für die Gestaltung von synthetischen Membrantröpfchen-basierten Biomaterialien und Kompartimenten mit einstellbaren Eigenschaften.