Surface densities prewet a near-critical membrane
Surface densities prewet a near-critical membrane
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表面密度预润湿近临界膜
DOI：
10.1073/pnas.2103401118
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Machta, Benjamin B.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Rouches, Mason;Veatch, Sarah L.;Machta, Benjamin B.
最近的工作强调了热力学阶段在细胞过程中的作用。蛋白质和核酸可以在细胞质和细胞核中相分离成三维液滴，一些细胞的质膜似乎调节到接近二维液-液临界点。在一些例子中，细胞质蛋白在质膜区域聚集为‘表面密度’，形成结构，如突触后密度和不同的信号簇。我们用最小蒙特卡罗模型和朗道理论计算来检验表面密度的物理。我们将这些表面密度与“预湿”相关联，在“预湿”相中，液体相稳定在通常的气相系统的边界上。膜的相分离能力使这些体系有别于传统的预润湿，后者的表面通常是不动的固体。膜中的相分离允许最多三个表面相共存，而临界性极大地扩展了发生预润湿类转变的参数区域，导致在主体相通常不稳定的情况下存在广泛的表面相共存区域。我们探索表面密度的物理如何使不同的信号机制成为可能
Recent work has highlighted roles for thermodynamic phases in cellular processes. Proteins and nucleic acids can phase separate into three-dimensional liquid droplets in the cytoplasm and nucleus and the plasma membrane of some cells appears tuned close to a two-dimensional liquid-liquid critical point. In some examples, cytoplasmic proteins aggregate as ‘surface densities’ at plasma membrane domains, forming structures such as the post-synaptic density and diverse signaling clusters. We examine the physics of surface densities with a minimal Monte-Carlo model and Landau theory calculations. We relate these surface densities to ‘prewet’phases, where a liquid phase is stabilized at the boundary of a usually gas-phase system. The membrane’s ability to phase-separate distinguishes these systems from classical prewetting, where the surface is typically an immobile solid. Phase-separation in the membrane permits coexistence of up to three surface phases and criticality dramatically expands the parameter regime in which prewetting-like transitions occurs, leading to broad regions of coexisting surface phases when bulk phases are typically unstable. We explore how the physics of surface densities may enable diverse signaling mechanisms
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