研究绘制生物分子凝聚物的成核图谱

美国普林斯顿大学Clifford P. Brangwynne研究团队绘制出生物分子凝聚物的成核图谱。这一研究成果于2021年9月22日在线发表在国际学术期刊《自然》上。

研究人员表示，活细胞内的所有结构必须在正确的时间和地点形成。这包括凝聚物，如核仁、卡哈尔体和应激颗粒，它们通过生物大分子的液-液相分离形成，特别是富含内在无序区（IDRs）的蛋白质。在非生物系统中，当热波动克服了表面张力造成的能量障碍时，就会出现有核相分离的初始阶段。这种现象可以用经典成核理论（CNT）来模拟，它描述了液滴成核的速度如何取决于过饱和度，而液滴出现的位置则由界面异质性控制。然而，由于细胞内环境的多成分和高度复杂的性质，包括不同的IDR的存在，其生物分子相互作用的特异性尚不清楚，这一框架是否适用于活细胞仍然是未知的。

研究人员表明，尽管有这种复杂性，活细胞中的成核过程与无生命物质中的成核过程相似，但成核点的功效可以通过其生物分子特征进行调整。通过定量描述活细胞中内源性和仿生物凝聚物的成核动力学，研究人员发现凝聚物成核的关键特征可以通过一个类似CNT的理论框架来定量理解。成核率可以通过兼容的生物分子（IDR）种子得到大幅提高，而细胞过程的动力学可以影响凝聚物成核率和位置的特异性。这个定量框架揭示了细胞内成核的情况，并为工程合成凝聚物在空间和时间上的精确定位铺平了道路。