科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)胞液滴內(nèi)部隱藏結(jié)構(gòu)，或攻克神經(jīng)退行性疾病

長(zhǎng)期以來(lái)，生物學(xué)家一直認(rèn)為，細(xì)胞內(nèi)一類(lèi)沒(méi)有膜包裹的 “生物分子凝聚體” 只是簡(jiǎn)單的液體小液滴，內(nèi)部均勻無(wú)序，就像水里的油滴一樣，只會(huì)融合、流動(dòng)和交換物質(zhì)。但 2026 年 2 月發(fā)表在《自然?結(jié)構(gòu)與分子生物學(xué)》上的一項(xiàng)重磅研究，徹底推翻了這一經(jīng)典認(rèn)知。美國(guó)斯克里普斯研究所團(tuán)隊(duì)通過(guò)冷凍電鏡等前沿技術(shù)，首次看清這類(lèi) “液滴” 內(nèi)部藏著由蛋白質(zhì)細(xì)絲構(gòu)成的有序網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)隱形骨架直接決定它的功能，也為治療癌癥、漸凍癥等疾病打開(kāi)全新大門(mén)。

生物分子凝聚體對(duì)細(xì)胞至關(guān)重要，它參與 DNA 轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成、清理細(xì)胞垃圾、抑制腫瘤等關(guān)鍵生命活動(dòng)。因?yàn)闆](méi)有細(xì)胞膜包裹，又表現(xiàn)出明顯的液體特性，學(xué)界幾十年來(lái)都把它當(dāng)成無(wú)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單液滴。這也導(dǎo)致一個(gè)難題：既然它沒(méi)有固定結(jié)構(gòu)，藥物就找不到可結(jié)合的位點(diǎn)，很難針對(duì)凝聚體異常相關(guān)疾病開(kāi)發(fā)療法。

此次研究團(tuán)隊(duì)以細(xì)菌中的 PopZ 蛋白凝聚體為模型，借助冷凍電子斷層掃描技術(shù)，在超高分辨率下直接觀(guān)察到，PopZ 蛋白會(huì)按步驟組裝成柔韌細(xì)絲，細(xì)絲再交織成穩(wěn)定的網(wǎng)狀支架，撐起整個(gè)凝聚體的形態(tài)與物理特性。研究人員還用單分子熒光技術(shù)證實(shí)，蛋白在凝聚體內(nèi)外會(huì)呈現(xiàn)不同構(gòu)象，說(shuō)明位置直接影響分子狀態(tài)。

為驗(yàn)證骨架的必要性，團(tuán)隊(duì)改造出無(wú)法形成細(xì)絲的突變 PopZ。結(jié)果凝聚體變得異常黏稠、表面張力驟降，直接導(dǎo)致細(xì)菌生長(zhǎng)停滯、DNA 分配失敗。實(shí)驗(yàn)清晰證明，凝聚體的物理結(jié)構(gòu)，而非單純成分，才是維持細(xì)胞正常運(yùn)轉(zhuǎn)的核心。

雖然實(shí)驗(yàn)在細(xì)菌中完成，但結(jié)論對(duì)人類(lèi)健康意義重大。人體細(xì)胞中類(lèi)似的絲狀凝聚體，負(fù)責(zé)清理毒性蛋白、控制細(xì)胞異常分裂。一旦這些結(jié)構(gòu)失靈，有害蛋白堆積會(huì)引發(fā) ALS 等神經(jīng)退行性疾病；分裂調(diào)控失效則可能誘發(fā)前列腺癌、乳腺癌等多種腫瘤。

研究負(fù)責(zé)人表示，過(guò)去因凝聚體看似無(wú)結(jié)構(gòu)而難以靶向用藥，如今發(fā)現(xiàn)它有明確且功能必需的內(nèi)部架構(gòu)，就可以像設(shè)計(jì)靶向蛋白藥物一樣，設(shè)計(jì)直接作用于凝聚體結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)療法，糾正導(dǎo)致疾病的結(jié)構(gòu)紊亂。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)不僅改寫(xiě)細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)認(rèn)知，更把一類(lèi)長(zhǎng)期 “不可成藥” 的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)變成全新治療靶點(diǎn)，為多種疑難病癥帶來(lái)突破性研究方向與臨床希望。

參考資料：“The filamentous ultrastructure of the PopZ condensate is required for its cellular function” by Daniel Scholl, Tumara Boyd, Andrew P. Latham, Alexandra Salazar, Asma M. A. M. Khan, Steven Boeynaems, Alex S. Holehouse, Gabriel C. Lander, Andrej Sali, Donghyun Park, Ashok A. Deniz and Keren Lasker, 2 February 2026, Nature Structural & Molecular Biology.
DOI: 10.1038/s41594-025-01742-y