蜘蛛网上的露珠揭示了细胞结构背后的物理原理

众所周知，有些液体彼此混合得很好，而另一些则不能。例如，将一汤匙醋倒入水中时，只需短暂搅拌即可将两种液体彻底混合。但是，将一汤匙油倒入水中会聚结成小滴，无法搅拌。控制液体混合的物理方法不仅限于混合碗;还包括混合碗。它也会影响细胞内部事物的行为。几年来，人们已经知道某些蛋白质的行为类似于液体，而某些液体的蛋白质却不会混合在一起。然而，关于这些液体样蛋白如何在细胞表面上表现的知之甚少。

“不会混合的两种液体(例如油和水)之间的分离被称为'液-液相分离'，这对许多蛋白质的功能至关重要”，萨加尔·塞特鲁(Sagar Setru)，2021年获博士学位。毕业于分子生物学教授萨宾·佩特里(Sabine Petry)和物理学教授以及路易斯·西格勒综合基因组学研究所的约书亚·谢维兹(Joshua Shaevitz)。

这样的蛋白质不溶解在细胞内。相反，它们可以与自身或与数量有限的其他蛋白质凝结，从而使细胞能够将某些生化活性区分开，而不必将其包裹在膜结合的空间内。

“在分子生物学中，对形成具有液态性质的缩合相的蛋白质的研究是一个快速发展的领域，”化学与生物工程专业的研究生Bernardo Gouveia说，他与Howard Stone，Donald R. Dixon '69和Elizabeth W. Dixon机械和航空航天工程教授，系主任。Setru和Gouveia作为共同第一作者合作，致力于更好地了解一种这样的蛋白质。

“我们对液态蛋白质TPX2的行为感到好奇。使这种蛋白质与众不同的是，它不会像以前观察到的那样在细胞质中形成液滴，而是似乎在称为微管的生物聚合物上发生了相分离，塞特鲁说。“ TPX2是制造微管分支网络所必需的，这对于细胞分裂至关重要。TPX2在某些癌症中也过表达，因此了解其行为可能具有医学上的意义。”

单个微管是呈棒状的线性细丝。在细胞分裂过程中，新的微管会在现有微管的侧面形成，从而形成分支网络。新的微管将要生长的位置以凝结的TPX2小球标记。这些TPX2小球会募集产生微管生长所必需的其他蛋白质。

研究人员对TPX2小球如何在微管上形成好奇。为了找出答案，他们决定尝试观察实际过程。首先，他们修改了微管和TPX2，使每个微管和TPX2发出不同的荧光色。接下来，他们将微管放在显微镜载玻片上，加入TPX2，然后观察会发生什么。他们还使用一种称为原子力显微镜的强大成像方法以非常高的空间分辨率进行了观测。

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