化学所乔燕团队: 多相凝聚液滴 – 液液相分离模拟复杂细胞结构
学术
科学
2025-01-07 10:45
中国香港
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液-液相分离形成的凝聚液滴因其无膜有界、具有拥挤内环境的特点，以及富集物质、允许分子在凝聚液滴内外动态交换等本征特性，是模拟细胞的重要模型。然而，真实的细胞通常具有复杂的多区室结构，生物分子被限域在不互溶的区室中，为生化反应的有序进行奠定基础。基于此，体外构筑的凝聚液滴为研究生命起源及形成原始细胞提供了理想模型，而多相凝聚液滴展现出更为复杂的组织性和功能性，有助于深入理解活细胞内的结构分区及功能协作。近日，中国科学院化学研究所乔燕研究员团队聚焦于液-液相分离形成的多相凝聚液滴模拟复杂的细胞结构，综述了多相凝聚液滴研究的最新进展，包括界面张力与多相液滴结构的关系以及影响结构的关键因素，重点分析了多相液滴的设计策略、潜在机制、结构控制和类细胞行为，为系统模拟天然细胞的高级结构、动态行为和复杂功能提供了思路。该综述首先概述了界面张力与多相凝聚液滴结构之间的关系，即多相液滴的共存形式（完全不润湿、部分润湿、完全润湿、完全混溶）由界面张力平衡关系主导。然后，总结了影响多相液滴结构的关键因素，重点关注液滴成分改变和物理、化学刺激（如温度、电场、pH 和化学场等），并总结了其中的分子机制。进一步地，讨论了多相液滴中的类细胞行为，基于不同凝聚液滴的物理化学性质差异，多相液滴能够选择性富集客体分子，从而实现分子分选、物质转移、反应定位和信号传导等。最后，提出了该领域面临的挑战以及潜在的应用前景。综上，该综述探讨了液-液相分离形成的多相凝聚液滴的结构组织及其类生命行为，为构建原始细胞及其结构、性质调控提供了有效策略。该成果以 “Multiphase coacervates: mimicking complex cellular structures through liquid–liquid phase separation” (《多相凝聚液滴：通过液-液相分离模拟复杂的细胞结构》) 为题，发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Communications 上，并入选为 hot article。Multiphase coacervates: mimicking complex cellular structures through liquid–liquid phase separation
Minghao Wei, Xiaokang Wang and Yan Qiao*（乔燕，中国科学院化学研究所）
Chem. Commun., 2024, 60, 13169-13178
https://doi.org/10.1039/D4CC04533E
本文第一作者，现为中国科学院化学研究所高分子物理与化学实验室在读博士研究生。
本文通讯作者，中国科学院化学研究所研究员，博士生导师。长期致力于人工细胞的构筑与应用研究，聚焦于人工细胞的高级次结构化、功能化和集群化，并将其作为天然细胞的简化模型，用于生命、医学和生物合成领域。目前以第一作者及通讯作者在 Nat. Chem., Nat. Sustain., Nat. Water, Sci. Adv., Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater. 等期刊发表研究论文 40 余篇。| 2-年影响因子* | 4.3分 |
| 5-年影响因子* | 4.4分 |
| JCR 分区* | Q2 化学-多学科 |
| CiteScore 分† | 8.6分 |
| 中位一审周期‡ | 23 天 |
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| Chao-Jun Li (李朝军)
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🇨🇳 华东师范大学 Sandeep Verma
🇮🇳 印度理工学院坎普尔分校
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* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)
† CiteScore 2023 by Elsevier
‡ 中位数，仅统计进入同行评审阶段的稿件
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