Like liquid behaving proteins

Like liquid behaving proteins

Phase separation is a fascinating trait that some proteins have. It allows them to under specific circumstances to behave like a liquid and create a little compartment for themselves inside the noisy environment of the cell. Now a new study from American researchers found that one such protein, TIME FOR COFFEE, does so when triggered by salt and in this way regulate salt stress response genes.

TIME FOR COFFEE is an intriguing protein, not just because of its name. This protein is crucial for a good working circadian clock. Without it the plant assumes the day is roughly 21 hours and has a constant jetlag in our 24-hour world.

But that is not all. In contrast to most proteins of the circadian clock TIME FOR COFFEE isn’t active in an oscillating rhythmic wave. It is always there. The other part that makes it intriguing is that it is lacking an ordered three-dimensional structure.

Droplet forming

That last part intrigued the researchers of the study of today’s paper highlight. Adding a fluorescent label to the protein the researchers noticed that this protein accumulates in speckles in the nucleus of Nicotiana benthamiana cells.

Upon isolating the protein, the researchers noted the formation of droplets in the solution that contained the protein, as if it contained a second liquid. Upon a closer look it appeared that these droplets were actually the protein behaving as a liquid. But it did so only when there was salt in the solution. Suggesting that TIME FOR COFFEE can phase separate.

To find out how this is relevant for the plant, the researchers looked at tale cress plants (Arabidopsis thaliana) with and without the TIME FOR COFFEE protein. Under normal circumstances no speckles could be found.

But remembering that salt caused the droplet formation, the researchers looked at the effect of salt. In plants growing in a salty environment the protein did form the speckles. But that was not all. When the plants missed the TIME FOR COFFEE protein, they died when growing in a salty environment. Suggesting that TIME FOR COFFEE helps the plant to respond to salt stress. This was confirmed by the lack of activation of salt stress response genes in plants without the TIME FOR COFFEE protein.

Luring the guard away

Now the question was, how could this protein, that prevents plants from having a constant jetlag, affect the activity of these salt stress response genes. One thing the researchers noticed was that under normal circumstances the salt stress response genes are pretty locked up, but that salt stress opens the door, so that they could become active.

The protein that keeps the salt stress response proteins locked up is HD2. This let to the researchers wondering if HD2 could interact with TIME FOR COFFEE. They found that outside the plant, TIME FOR COFFEE could lure HD2 into its droplets. Inside the plant the two proteins only came together in plants grown in salty environments, but not like they were best friends.

So, this suggests that in salty environments TIME FOR COFFEE forms phase separated droplets which can lure HD2 proteins to join them. This stops salt stress response genes from being locked up. And allows the salt stress response genes to become active and help the plant dealing with salt stress. Phase separating proteins are thus able to quickly form temporally compartments in which they can hold other proteins, making those temporally unavailable.

Literature

Wenwen Tian et al., TIME FOR COFFEE coordinates phase separation and chromatin regulation for salt tolerance. Sci. Adv. 12, eaei1213 (2026). https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aei1213

Thanks for reading.
If you like what you read, support me with on of the following actions

🍵 Buy me a tea

Follow me on LinkedIn or BlueSky
Share it with a friend or co-worker
Singing up to my newsletter so my next blog lands directly in your inbox

Als vloeistof gedragende eiwitten

Als vloeistof gedragende eiwitten

Fase scheiding is een fascinerende eigenschap die sommige eiwitten hebben. Het geeft hun de mogelijkheid om onder bepaalde omstandigheden zich te gedragen als een vloeistof en kleine compartimenten voor zichzelf te maken in de drukke omgeving van de cel. Nu laat een nieuwe studie van Amerikaanse onderzoekers zien dat een zo’n eiwit, TIME FOR COFFEE, dit doet in een zoute omgeving, en op deze manier de zout stress reagerende genen reguleert.

TIME FOR COFFEE is een intrigerend eiwit, en niet alleen om z’n naam. Dit eiwit is essentieel voor een goed werkende biologische klok. Zonder dit eiwit gaat de plant uit van een dag van 21 uur en heeft daarom een constante jetlag in onze 24 uurs wereld.

Maar dat is niet alles. In tegen stelling tot de meeste planten van de biologische klok is TIME FOR COFFEE niet actief in een oscillerende ritmische golf. Het is er altijd. Het andere gedeelte wat dit eiwit intrigerend maakt is dat het geen geordende drie dimensionale structuur heeft.

Druppels vormen

Dit laatste intrigeerde de onderzoekers van de nieuwe studie. Na een fluorescerend label aan het eiwit te hebben toegevoegd zagen de onderzoekers dat dit eiwit zich ophoopt in spikkels in de nucleus van Nicotiana benthamiana cellen.

Vervolgens zagen de onderzoekers tijdens het isoleren van het eiwit de vorming van druppels in de eiwitoplossing, alsof het een tweede vloeistof bevatten. Verdere bestudering liet zien dat het eiwit de druppels vormde en dat het eiwit zich als een vloeistof gedraagt. Maar het deed dit alleen als de oplossing zout bevatte. Dit suggereert dat TIME FOR COFFEE kan fase scheiden.

Om uit te zoeken of dit relevant was voor de plant, keken de onderzoekers naar zandraket planten (Arabidopsis thaliana) met en zonder het TIME FOR COFFEE eiwit. Onder normale omstandigheden konden de onderzoekers geen spikkels vinden.

Maar zich herinnerend dat zout de druppel vorming veroorzaakte, keken de onderzoekers naar het effect van zout. In planten die in een zoute omgeving groeide vormde het eiwit spikkels. Maar dat was niet alles. Wanneer planten het TIME FOR COFFEE eiwit miste gingen ze dood wanneer ze in een zoute omgeving groeide. Suggererend dat TIME FOR COFFEE de plant helpt met het reageren op zout stress. Dit werd bevestigd door het gebrek aan activering van zout stressreactie genen in planten zonder het TIME FOR COFFEE eiwit.

De bewaker weglokken

Nu was de vraag, hoe kan dit eiwit, dat voorkomt dat planten een constante jetlag hebben, de activiteit van zout stressreactie genen beïnvloeden. Een van de dingen wat de onderzoekers opviel was dat onder normale omstandigheden de zout stressreactie genen behoorlijk opgesloten zitten, maar dat zout stress de deur opent, zodat de genen actief kunnen worden.

Het eiwit dat de zout reactie genen opgesloten houdt is HD2. Wat de onderzoekers deed verwonderen of HD2 de interactie met TIME FOR COFFEE kon aangaan. Ze zagen dat buiten de plant TIME FOR COFFEE HD2 in z’n druppels kon lokken. In de plant kwamen de twee eiwitten alleen bij elkaar in planten groeiend in een zoute omgeving, maar niet echt alsof het beste vrienden zijn.

Dus, dit suggereert dat in een zoute omgeving TIME FOR COFFEE fase geschiede druppels vormt die HD2 eiwitten kunnen lokken. Dit stopt vervolgens de opsluiting van zout stressreactie genen. En maakt het mogelijk voor de zout stressreactie genen om actief te worden en de plant te helpen om te gaan met zout stress. Fase scheiding eiwitten hebben dus de mogelijkheid om tijdelijke compartimenten te maken waarin ze andere eiwitten kunnen vasthouden. Deze tijdelijk onbeschikbaar makend.

Literatuur

Wenwen Tian et al., TIME FOR COFFEE coordinates phase separation and chromatin regulation for salt tolerance. Sci. Adv. 12, eaei1213 (2026). https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aei1213

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.

Fog collecting spines

Fog collecting spines

One of the characteristics features of cacti are their spines. These are modified dead leaves. The prickly hard ones are generally seen as a mechanical defence against herbivores. But some cacti have more porous flexible spines. A group of international researchers wondered if they could be involved in collecting fog water.

Cacti live in dry arid places, where rain is infrequent and sparce. But nocturnal fogs do occur. That fog would be an excellent water source if the cacti could harvest it. So, the researchers set out to investigate if the cacti did so.

They focused on the Turbinicarpus alonsoi, a cactus species native to central Mexico with porous, flexible spines who adorn the top of the cactus like messy hairdo. To catch the cacti in the act, the researchers filmed the cacti when they exposed them to fog. Watching the film they noticed that the bended spines slowly straightened up in the fog.

Harmonica cell walls

This straightening was a result of the water the spine absorbed. But that was only the start, the researchers noticed that once the spine was straightened, gravity was directing the collected water to the base of the spine.

Subsequently the researchers looked more closely at what makes the spines straighten up. When the spines are dry the cell walls of the cells which make up the spine are kind of folded, like a harmonica, but only over the width of the spine and not so much in the lengthwise direction. This folding of the cell walls in only one direction causes the spine to bend. However, when in foggy conditions the spines absorb the water, the cells swell up, which force the folded cell walls to stretch. This, in turn, causes the straightening up.

Now, once the spines are maximally absorbed, any extra captured water runs off down the spines. This water doesn’t however enter the living tissue at the base of the spine. The researchers noticed that the tissue there was actually water impermeable. Instead, the water runs down the cacti towards the roots, those eventually take up the water. This has, according to the researchers, an extra benefit of improving the uptake of soil nutrients.

Maybe main purpose

Fog water harvesting appears not to be just a function of the porous flexible cacti spines studied in this study. Previous studies show that the non-porous and stiff spines, those that are often thought in context of defence against herbivores, can also harvest fog water. As cacti generally grow in dry places, this makes you wonder if the fog water function of the spines came first and the herbivore defence capability second.

In addition, to explaining how cacti manage to find enough water so they can survive, this study also might as an inspiration of how to design fog water harvesting devices.

Literature

Huss, J.C., Box, F., Zhang, Q., Grömmer, M.A., Antreich, S.J., Ovee, T.A., Louf, J.-F., Schönenberger, J., Williams, D.G., Gierlinger, N., Liu, M. and Hultine, K.R. (2026), Humidity-driven shape morphing enhances fog harvesting in porous cactus spines. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.71648

Thanks for reading.
If you like what you read, support me with on of the following actions

🍵 Buy me a tea

Follow me on LinkedIn or BlueSky
Share it with a friend or co-worker
Singing up to my newsletter so my next blog lands directly in your inbox

Mist oogstende stekels

Mist oogstende stekels

Stekels zijn een van de karakteristieken van cactussen. Stekels zijn gemodificeerde, maar dode, bladeren. De stekelige harde stekels worden in het algemeen gezien als een vorm van verdediging tegen herbivoren. Maar sommige cactussen hebben meer poreuze flexibele stekels. Een groep van internationale onderzoekers vroegen zich af of deze misschien mist water konden oogsten.

Cactussen leven in droge plekken waar regen onregelmatig en schaars is. Maar nachtelijke mist komt er ook voor. Dit kan een ideale waterbron zijn, als de cactussen de mist konden oogsten. Dus de onderzoekers besloten om te onderzoeken of de cactussen dit ook deden.

Ze focuste zich op Turbinicarpus alonsoi, een cactussoort die van oorsprong in centraal Mexico voorkomt, en die poreuze flexibele stekels heeft die als een soort van warrig haar z’n bovenkant sieren. Om de cactussen zogezegd op heterdaad te betrappen, filmde de onderzoekers de cactussen terwijl ze deze blootstelde aan mist. De video bekijkend viel het op dat de gebogen stekels zich in de mist zich langzaam rechtte.

Harmonica celwanden

Dit rechtten was een gevolg van het water dat de stekel opnam. Maar dit was pas het begin, de onderzoekers zagen dat zodra de stekel zich had gerecht, zwaartekracht ervoor zorgde dat het verzamelde water naar de onderkant van de stekel stroomde.

Vervolgens keken de onderzoekers naar wat ervoor zorgde dat de stekels zich rechtte. Wanneer de stekels droog zijn de celwanden van de cellen van de stekels soort van opgevouwen, zoals een harmonica. Maar alleen over de breedte van de stekel, niet in de lengte. Dit opvouwen van de celwanden in een richting zorgt ervoor dat de stekels zich buigen. Maar in mistige omstandigheden absorberen de stekels water. Dit zorgt ervoor dat ze opzwellen wat de ervoor zorgt dat de opgevouwen celwanden zich moeten ontvouwen. Dit op z’n beurt zorgt ervoor dat de stekel zich recht.

Nu, zodra de stekels totaal geabsorbeerd zijn, stroomt het gevangen water naar de onderkant van de stekel, daar waar hij vastzit aan de rest van de cactus. Hier wordt dit water echter niet door het levende weefsel opgenomen. De onderzoekers zagen dat het weefsel hier waterafstotend is. Het water stroomt daarom richting de wortels die uiteindelijk het water opnemen. Dit heeft volgens de onderzoekers als bijkomend voordeel dat het de opnamen van in de grond zittende voedingstoffen verbeterd.

Misschien voornaamste goal

Mist water oogsten lijkt niet alleen een functie te zijn van poreuze flexibele cactus stekels zoals die in deze studie. Eerder studies lieten zien dat niet-poreuze stijve stekels, waarvan vaak wordt aangenomen dat ze een vorm van verdediging tegen herbivoren zijn, ook mist water kunnen oogsten. Omdat cactussen in het algemeen in droge plekken groeien, geeft dit te denken of het oogsten van mist water misschien niet de functie van stekels was die eerst kwam, en verdediging tegen herbivoren pas later.

Naast de verklaring hoe cactussen het voor elkaar krijgen om genoeg water te vinden om te overleven. Kan deze studie ook als inspiratie dienen voor het ontwerpen van mist water oogstende apparaten.

Literatuur

Huss, J.C., Box, F., Zhang, Q., Grömmer, M.A., Antreich, S.J., Ovee, T.A., Louf, J.-F., Schönenberger, J., Williams, D.G., Gierlinger, N., Liu, M. and Hultine, K.R. (2026), Humidity-driven shape morphing enhances fog harvesting in porous cactus spines. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.71648

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.