本报讯（记者温才妃）近日，西湖大学理学院特聘研究员张鑫团队借助新型环境敏感型荧光分子，系统性揭示了微观极性对于生物凝聚体分层结构的关键性控制作用。研究发表于《自然-化学生物学》，为理解细胞内多层无膜细胞器的形貌和功能调控提供了全新分子机制层面的理论。
在电影《终结者》里，液态金属机器人T-1000没有固定的外形，可以变成人形，也可以变成地板。即便被液氮冻裂成碎块，仍可重新凝聚继续工作。如此炸裂的能力，其实在每个人身上都能找到影子——细胞拥有“液态部件”的超能力，其内部液滴状态的各种“部件”参与复杂的生命活动。
张鑫团队把目光聚焦在无膜细胞器能“凝聚”成液滴并形成分层的底层逻辑，从细胞微环境的极性角度寻找突破口。他们开发了极性敏感型荧光分子SBD，这是捕捉极性环境的利器。他们发现，不同蛋白质液滴的极性差距决定液滴是否分层，并且蛋白质液滴极性的相对大小，决定了其在分层结构的相对位置。这些发现为理解生物聚集体的分层机制提供了重要的物理化学依据。他们在真实细胞中的实验还发现，微观极性决定了无膜细胞器分层的相对排布。
该研究首次揭示了极性在控制多层无膜细胞器分层现象上的决定性作用，其归纳的化学规律对于理解乃至干预体内分层无膜细胞器的调控提供了直接理论依据。无膜细胞器内独特的微观环境对其在生命活动中的作用有着极其重要的影响，其微环境的异常也被证实与多种神经退行性疾病和癌症相关。因此，靶向无膜细胞器，从而调节其微环境的分子也是相关药物研发的重要方向。
此外，张鑫团队开发的荧光寿命成像结合环境敏感型荧光探针的实验方法，不仅可以用于无膜细胞器微环境性质的测量，也可以拓展到其他的细胞空间中，从而将微环境的定量表征拓展至更广泛的生命科学研究中。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41589-023-01477-1