新晉頂流——相分離，一天三篇頂刊論文聚焦相分離，全部來自中國團隊

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

相分離（Phase Separation）是指一個原本均一、穩(wěn)定的胡何物體系（例如溶液），在外部條件影響下，自發(fā)分離成兩個或更多在成分、結構或性質上不同相的過程。液-液相分離（Liquid–liquid Phase Separation，LLPS）是相分離的一種特定類型，特指均一液態(tài)溶液自發(fā)分離為兩種互不相溶、共存的液態(tài)相的過程。這也一概念在細胞生物學中正變得越來越重要，蛋白質、核酸等生物大分子能夠通過這一過程從均一的液態(tài)細胞質中分離并聚集為生物分子凝聚體或無膜細胞器（例如核仁、應激顆粒等），這是細胞高效組織內部化學反應以及調控生命活動的關鍵方式之一，且與多種疾病密切相關。

近幾年，生命科學領域的相分離研究榮獲了多個科學大獎，并被認為有望斬獲諾貝爾獎。例如，2025 年拉斯克獎授予了Dirk G?rlich和Steven L. McKnight，表彰他們對于揭示蛋白質序列中低復雜度結構域（LCD，這是相分離形成的結構基礎）的結構和功能的發(fā)現(xiàn)。2023 年科學突破獎授予了Anthony Hyman和Clifford Brangwynne，表彰他們發(fā)現(xiàn)了細胞組織的一個基本機制——蛋白質和 RNA 通過相分離形成無膜液滴（相分離在細胞中的作用）。2025 年引文桂冠獎則授予了Clifford Brangwynne、Anthony Hyman和Michael Rosen，表彰他們發(fā)現(xiàn)相分離生物分子凝聚體在細胞生化組織中的作用。

2026 年 5 月 27 日，國際頂尖學術期刊Cell和Nature發(fā)表了 3 篇相分離相關研究論文，且這三篇論文均來自中國團隊。

KRAS 相分離，促進結腸癌

2026 年 5 月 27 日，哈爾濱工業(yè)大學生命科學與技術學院/哈爾濱工業(yè)大學鄭州高等研究院胡穎教授團隊（王星文、張藝為論文共同第一作者），在國際頂尖學術期刊Cell上發(fā)表了題為：Farnesylation-driven KRAS phase separation promotes colon tumor growth 的研究論文【1】。詳情：

在癌癥研究領域，KRAS基因一直是個令人頭疼的“硬骨頭”，KRAS 基因突變出現(xiàn)在近 25% 的人類癌癥中，尤其是胰腺癌（90%）、結直腸癌（50%）及肺腺癌（30%）。然而，由于 KRAS 蛋白高親和力結合 GTP 且缺乏傳統(tǒng)小分子抑制劑的合適結合口袋，KRAS 長期以來被視為“不可成藥”靶點，直到最近才有兩款小分子抑制劑藥物獲得 FDA 批準上市，均靶向 KRAS G12C 突變，用于治療小細胞肺癌。然而，這兩款藥物都易產生耐藥性，且通常只能延長患者幾個月的生命。

該研究發(fā)現(xiàn)，法尼酰化修飾（Farnesylation）驅動的液-液相分離（LLPS），導致KRAS蛋白在細胞質中形成功能性凝聚體，促進 KRAS 的加工和信號轉導，從而推動腫瘤生長并抑制了 KRAS G12C 抑制劑的治療效果。此外，研究團隊還發(fā)現(xiàn)，常用的降血脂藥他汀類藥物能夠抑制法尼酰化修飾以破壞液-液相分離，從而抑制腫瘤生長，并增強 KRAS G12C 抑制劑的治療效果。

相分離調控 GPCR 功能

2026 年 5 月 27 日，山東大學孫金鵬團隊、肖鵬團隊聯(lián)合杜克大學Sudarshan Rajagopal團隊，在Nature期刊發(fā)表了題為：β-Arrestin Condensates Regulate G Protein-Coupled Receptor Function 的研究論文【2】。詳情：

β-Arrestin 1 和 β-Arrestin 2 是多功能銜接蛋白，調控著 G 蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）的信號轉導。GPCR 是人體內最大的膜蛋白超家族，由約 800 個成員組成，幾乎影響生理學的所有方面，也是至今為止最重要的藥物靶點家族，目前已獲批的藥物中，有超過三分之一以 GPCR 為靶點。盡管 β-Arrestin 能與眾多 GPCR 上多種信號效應子相互作用，但其如何促進如此多樣的功能，目前尚不清楚。

該研究表明，β-arrestin通過液-液相分離（LLPS）形成凝聚體以調控GPCR功能。這些發(fā)現(xiàn)建立了 β-Arrestin 凝聚體作為 GPCR 功能調控因子的新范式，表明液-液相分離（LLPS）是 GPCR 信號區(qū)室化的重要促進因素。

通過相分離實現(xiàn)細胞水勢感知

2026 年 5 月 27 日，清華大學方曉峰團隊（王云鶴為論文第一作者）在Nature期刊發(fā)表了題為：Cellular water potential sensing via biomolecular condensation 的研究論文【3】。

首次揭示了植物細胞能夠通過一種“水勢依賴的生物大分子相分離”機制，直接感知細胞水狀態(tài)變化，并進一步重塑 RNA 轉運與翻譯過程，從而促進植物適應逆境環(huán)境。

水分子作為生物大分子的溶劑，對細胞至關重要。在缺水條件下，細胞的水勢（衡量水在系統(tǒng)中自由能狀態(tài)的一個物理化學參數(shù)）會降低，但細胞如何感知水勢變化仍不清楚。

該研究鑒定出一個此前功能未知的蛋白——SAM8，該蛋白在體內和體外均能發(fā)生水勢依賴的相分離，從而形成凝聚體，并在高滲脅迫耐受和種子萌發(fā)中發(fā)揮關鍵作用。研究團隊利用生物物理技術、體外重構和生物成像方法證明，在正常含水量條件下，SAM8 被強烈水合，從而抑制其宏觀凝聚；一個帶負電荷的內在無序區(qū)通過形成電場和微極性環(huán)境來決定 SAM8 的水合狀態(tài)。缺水條件會削弱這種水合，進而通過重編程氫鍵、靜電和疏水相互作用激活 SAM8 的凝聚。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，SAM8 凝聚體可選擇性地隔離 RNA 輸出因子，導致 mRNA 在細核內滯留，并在高滲脅迫下實現(xiàn)翻譯重編程。這項研究揭示了植物細胞直接感知并響應水分狀況的機制，闡明了它們如何適應缺水條件。

論文鏈接：

1. https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(26)00519-2

2. https://www.nature.com/articles/s41586-026-10539-y

3. https://www.nature.com/articles/s41586-026-10591-8