真核细胞相较于原核细胞,重要区别之一是真核细胞中存在着各种由膜包裹形成的细胞器,如细胞核、内质网、线粒体、溶酶体及脂滴等。这些有膜细胞器把细胞分隔成一独立的空间,进而保障细胞内各种反应能够在特异空间内发生。同时这些细胞器又可以通过囊泡运输和膜互作等多种方式进行着物质、信息和能量的交流。近年来,人们发现细胞内还存在着一类无膜细胞器,如P小体(processingbody)、应激颗粒(stressgranule)、旁斑(paraspeckles)等。这些无膜细胞器通过液-液相分离(liquid-liquidphaseseparation,LLPS)形成(ProteinCell
文波组发现组蛋白去甲基化酶KDM7A相分离形成新型核体)。相分离解释了在没有膜结构参与的情况下(学者笔谈丨漫谈“相分离”),细胞内特定分子如何聚集并维持成具有一定流动性的液体状态,在细胞内的特定区域完成其生理功能。最近越来越多的研究发现有膜细胞器和无膜细胞器之间存在着紧密的联系,协同参与多种生理活动。
年9月28日,中国科学院生物物理研究所张宏研究员应邀在DevelopmentalCell杂志上发表题为:Phaseseparationinmembranebiology:theinterplaybetweenmembrane-boundorganellesandmembranelesscondensates的综述文章。此文章作为DevelopmentalCell封面进行展示,首次系统地总结了现有关于有膜细胞器与无膜细胞器相互作用方面的研究,通过多个方面探讨了两种细胞器互相影响的方式,以及如何彼此协调从而实现细胞内各种重要的生命功能。
封面图:图正中橱窗内球状结构代表蛋白质(小棒状结构)形成的无膜细胞器;右侧橱窗内呈现了蛋白凝集体在内质网(深灰色网状结构)表面形成;左侧橱窗内展示了线粒体(肾形结构)聚集在蛋白凝集体中(如早期发育阶段卵细胞内的Balbiani小体)。此封面为清华大学美术学院张善锐创作。
1.细胞膜为无膜细胞器形成提供平台虽然细胞里很多凝集体在细胞质或核质内形成并呈球状,如P小体和应激颗粒;但也存在另一类凝集体可以在膜表面形成,且形状多数不规则。细胞膜作为细胞内外沟通的关键结构,可以直接激活蛋白相分离过程。细胞膜受到外界信号刺激后,通过限制蛋白分子扩散和/或促进蛋白相互作用等途径,降低下游蛋白发生相分离的浓度,促进蛋白相分离形成凝集体,以实现特定功能。例如,细胞膜表面的肾素粘附复合物(nephrinadhesion