近日☝🏽，EON体育4夏小霞課題組應邀在《Nature Chemical Biology》發表題為 “Synthetic protein condensates for cellular and metabolic engineering”的綜述論文，系統闡述了人工蛋白質凝聚體（無膜細胞器）的設計原理、構建方法（圖1），以及在細胞生理代謝調控方面的前沿應用👨🏼‍🎤。EON体育4平台錢誌剛副研究員為第一作者🧏‍♀️🤸🏻‍♀️，黃盛晨博士為第二作者，夏小霞教授為通訊作者。

圖1 無膜細胞器驅動的細胞代謝調控

無膜細胞器是近年來在真核生物中發現的一類亞細胞區室結構🙏🏻，主要通過細胞內蛋白質或核酸等大分子經歷液-液相分離聚集形成👨🏽‍⚖️。與傳統脂膜包被的有膜細胞器相比🎙，無膜細胞器具有更好的物質交換和響應生理刺激的動態特性，在細胞的生理、病理過程中扮演著舉足輕重的作用。這類細胞器在原核生物中是否存在以及擁有什麽功能⬇️，同樣吸引著越來越多生物學家的關註和探索。

天然無膜細胞器的結構功能研究，啟發了科學家有目的地改造甚至從頭設計無膜細胞器🙍‍♀️，賦予工程化細胞更好的或以往沒有的新功能。夏小霞課題組前期利用類蛛絲蛋白、類節肢彈性蛋白等人工結構蛋白質的液-液相分離特性，率先在原核生物大腸桿菌中構建了人工無膜細胞區室🧔🏽📠，進而建立了熒光蛋白、酶等功能蛋白質融合共定位至區室的功能化平臺，初步展現了原核細胞內生化反應時空調控的可行性和優越性（Nature Chemical Biology, 2020, 16:1143-1148）🫃🏼。

基於以上成果🐢，該課題組結合國內外同行的相關研究，在綜述論文中系統提出人工無膜細胞器驅動的細胞代謝調控研究思路⛩，通過模塊化設計和精準組裝🧘🏻‍♀️，構建具有特定生物學功能的人工無膜細胞器體系。論文首先闡述了天然蛋白質經歷液-液相分離形成無膜細胞器的分子基礎🥤，依據蛋白凝聚體的形成🙆‍♀️、功能及響應三個維度，對其蛋白組分進行模塊化拆解及工作原理解析1️⃣，進而指導人工設計、組裝及適配，創建響應生理刺激按需形成或消解的人工無膜細胞器🚣🏽，實現在特定的時間及胞內特定區域發揮預設的生物學功能，克服以往由於高度分散造成的蛋白質難以“限域”發揮作用的不足👷🏼‍♀️🥫。最後🧑‍🦳，作者探討了人工無膜細胞器在細胞重編程過程中面臨的機遇和挑戰，並提出了可能的應對策略。

該研究獲得科技部國家重點研發計劃（2020YFA0907702）和國家自然科學基金（32071414）等項目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41589-022-01203-3