將醋加入油中並搖勻：形成油滴。液-液相分離的概念在日常生活中已為世人所知，但它在細胞中的存在已發展成為生物學中最熱門的話題之一。
十五年前，發現蛋白質分子可以凝結成液滴，從細胞質中分離出來，無需外膜。在蛔蟲胚胎中，蛋白質和RNA被發現形成微小的液滴，有助於在早期生長階段管理遺傳物質。
現在，在對聚集與液-液相分離之間關係的迄今為止最全面的探索中，由Paul Scherrer Institute PSI領導的一個研究小組發現，液滴的形成不會引起聚集；相反，液滴的形成不會引起聚集。相反，它可以防止它。
五百個條件
研究人員研究了α-突觸核蛋白（ɑSyn），它聚集在一起形成 台灣電話號碼庫 澱粉樣原纖維，最終導致帕金森氏症患者的細胞死亡。
為了確定聚集和液滴形成之間的真正聯繫，研究人員系統地研究了 ɑSyn 蛋白在多種條件下的行為：蛋白質濃度、鹽濃度以及模擬複雜分子環境的各種濃度的擁擠劑的存在。 。每一個都在不同的 pH 值下進行了研究。
研究人員總共研究了五百多種不同的條件。對於每種情況，他們追蹤液滴形成或聚集的進展長達四個月，並使用光學顯微鏡定期拍攝影像。
為了研究如此多的條件，研究人員使用了瑞士光源SLS的機器人結晶設備。此技術通常用於製備 X 射線晶體學實驗的蛋白質晶體。
「在大型設施中並與光束線科學家一起工作使我們能夠從不同的角度解決這個問題，」該研究的第一作者、PSI 博士後研究員 Rebecca Sternke-Hoffmann 解釋道。 「有趣的是，晶體學家已經知道蛋白質可以在很長一段時間內形成液滴。這只是他們在尋找完美晶體的過程中觀察到的另一件事，」領導這項研究的 PSI 科學家 Jinghui Luo 補充道。
為了補充這個宏觀故事，研究人員在瑞士光源 SLS 上使用小角度 X 射線散射 (SAXS) 測量，並進行模擬來了解微觀影像。
油中醋和奶中醋是不同的過程
細緻的實驗表明，產生穩定液滴或蛋白質聚 決定當日交易加密貨幣的因素 集的條件並不相同。與聚集體從液滴開始的傳統理論相反，研究人員發現，αSyn 中的液滴和聚集體在不同的蛋白質、鹽和擁擠條件下獨立形成。
透過長時間的研究，研究人員可以了解液滴是否真的演化成聚集體。答案是：即使在一百二十天之後，他們也沒有。事實上，液滴非但沒有促進聚集成原纖維，反而似乎有相反的效果。在長時間的孵育過程中，先前被認為是不可逆的原纖維轉變為液滴。
透過SAXS測量以及模擬和序列分析，研究人員可以理解他們觀察到的差異：聚集主要是由於單一蛋白質分子尾部之間的相互作用而發生的，而液-液相分離則是由於不同蛋白質分子之間的相互作用而發生的。
將這項發現與油和水進行類比：將醋加入油中，油就會形成液滴。將醋加入牛奶和蛋白質形式的硬聚集體中。儘管醋是這兩種情況的罪魁禍首，但控制聚集和液滴形成的過程卻截然不同。
對神經退化性疾病的新分子認識
對蛋白質聚集和液-液相分離之間複雜相互作 人工智慧資料庫 用的更深入了解不僅與帕金森氏症相關，而且與其他以蛋白質聚集為特徵的神經退化性疾病相關，包括阿茲海默症、亨廷頓氏症和克雅氏症。反過來，這可能會帶來新的治療方法。
這項發現催生了一種思考細胞的新方式。透過進化優化，液-液相分離可以具有高度的功能。這種液滴可以讓細胞區分分子並調節生化反應。現在，研究人員發現了這種可能性，他們發現它們無處不在：在細胞核中幫助組織DNA，形成應力顆粒來保護和調節 mRNA，在微管末端，充當智慧分子膠來為細胞定位細胞核。 。
除了其功能意義外，飛沫還與疾病有關。對於以蛋白質聚集體形成為特徵的神經退化性疾病，例如阿茲海默症和帕金森氏症，人們認為蛋白質液滴是病理性蛋白質聚集的前兆。
該理論背後的想法是，液滴可以濃縮某些蛋白質，這可能會將它們推向聚集點。大量觀察結果證明，某些條件（例如鹽濃度或 pH 值）會同時促進蛋白質聚集和凝結。然而，這兩者是否——或者實際上是如何——聯繫起來仍然未經證實。