20日從西湖大學(xué)傳來(lái)消息，該校理學(xué)院張?chǎng)螆F(tuán)隊(duì)系統(tǒng)性地揭示了微觀極性對(duì)于生物凝聚體分層結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性控制作用。這項(xiàng)工作為理解細(xì)胞內(nèi)多層無(wú)膜細(xì)胞器的形貌和功能調(diào)控提供了全新分子機(jī)制層面的理論。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《自然·化學(xué)生物學(xué)》上。

　　2009年，科學(xué)家在線蟲(chóng)細(xì)胞里首次發(fā)現(xiàn)了無(wú)膜的、液滴狀的生殖顆粒。從此，無(wú)膜細(xì)胞器受到生物研究領(lǐng)域的關(guān)注。“大多數(shù)液滴形貌的無(wú)膜細(xì)胞器僅有單一聚集體，但少數(shù)無(wú)膜細(xì)胞器具有多層、互不融合的聚集體�！闭撐牡谝蛔髡摺⑽骱�大學(xué)理學(xué)院博士后葉松濤介紹。

　　受“油水分層”啟發(fā)，張?chǎng)螆F(tuán)隊(duì)猜想，生物聚集體的分層是由不同分層結(jié)構(gòu)微環(huán)境的極性控制的�！昂�(jiǎn)單而言，極性與分子電荷分布有關(guān)。分子電荷分布越不均勻，極性就越大�！比~松濤舉例說(shuō)，水分子就是典型的極性分子，而大部分油脂分子電荷分布相對(duì)均勻，屬于非極性分子。

　　在這項(xiàng)研究中，張?chǎng)螌?shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了極性敏感型熒光分子SBD，并開(kāi)創(chuàng)性地使用熒光壽命來(lái)定量表征生物聚集體內(nèi)微觀環(huán)境的參數(shù)。極性敏感熒光分子在激光激發(fā)下發(fā)光，其發(fā)光時(shí)間受環(huán)境極性大小的影響，極性越強(qiáng)的環(huán)境，發(fā)光時(shí)間越短。

　　張?chǎng)螆F(tuán)隊(duì)首先用蛋白質(zhì)液滴來(lái)模擬無(wú)膜細(xì)胞器。他們將SBD熒光分子引入蛋白質(zhì)液滴中，通過(guò)熒光壽命成像的方式展示液滴的微觀極性。進(jìn)入不同液滴中的熒光分子，壽命差距十分明顯，說(shuō)明這些液滴具有截然不同的極性。

　　接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)將各種蛋白質(zhì)液滴兩兩混合在一起。這些液滴有的完全混溶，有的則形成分層結(jié)構(gòu)。他們繼續(xù)研究形成分層結(jié)構(gòu)的液滴，發(fā)現(xiàn)果然與微觀極性有關(guān)，即不同蛋白質(zhì)液滴的極性差距決定液滴是否分層，而蛋白質(zhì)液滴極性的相對(duì)大小，決定了其在分層結(jié)構(gòu)的相對(duì)位置。

　　在模型蛋白中獲得驗(yàn)證后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步在動(dòng)物細(xì)胞中驗(yàn)證了微觀極性決定了無(wú)膜細(xì)胞器分層的相對(duì)排布。