生物分子凝聚体

生物分子凝聚体是指细胞内通过液-液相分离形成的无膜细胞器或动态组装体，如核仁、应激颗粒等。它们通过生物分子的多价相互作用聚集，形成密度高于周围细胞质的液态微区，参与基因调控、信号传导等关键生命过程。

1. 基础概念：液-液相分离
   液-液相分离是指均一溶液在特定条件（如浓度、温度变化）下自发分离为两个液相的现象，类似油水分层。在细胞中，蛋白质和核酸等生物分子可通过多价相互作用（如弱静电、疏水作用）形成高浓度“液滴”，与周围细胞质共存但物理性质不同。这种分离无需膜结构，且成分可动态交换。

2. 分子驱动因素：多价相互作用与序列特征
   凝聚体的形成依赖于分子的“多价性”。例如，蛋白质中的 intrinsically disordered regions（IDRs，天然无序区域）常含重复模体（如芳香族氨基酸），可通过 π-π 堆积或电荷相互作用交联；RNA等核酸的多价磷酸骨架也参与作用。这类弱相互作用可逆且协同，使凝聚体保持流动性。

3. 细胞实例与功能

   • 核仁：由rRNA、核糖体蛋白及辅助因子通过相分离形成，负责核糖体组装。其内部存在亚区室（如纤维中心、致密纤维组分），体现分层相分离。
   • 应激颗粒：细胞在压力下将未翻译的mRNA与相关蛋白聚集成颗粒，暂停翻译以应对胁迫，条件恢复后解聚。
     其他如转录凝聚体、神经元突触后致密区也依赖相分离调控功能。

4. 物理模型与调控机制
   常用“ stickers-and-spacers ”模型解释：分子中相互作用位点（stickers）与惰性间隔序列（spacers）共同决定相行为。细胞通过修饰（如磷酸化）、分子伴侣或离子浓度调节相互作用强度，从而控制凝聚体的形成、大小或溶解，实现动态响应。

5. 病理关联与前沿探索
   相分离异常与疾病相关：如神经退行性疾病中，FUS、TDP-43等蛋白的突变导致凝聚体固化，形成不可逆聚集物，干扰细胞功能。当前研究聚焦于定量表征凝聚体的流变性质、探索其信息编码能力，并开发靶向相分离的干预策略。