國產(chǎn)頂刊Vita：魏志毅/張明杰/蔡舒君等揭示揭示無膜細(xì)胞器的組裝與調(diào)控新機(jī)制——相變搭建骨架，相分離提供柔性

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

功能多樣的介觀尺度（Mesoscale，也叫做中尺度，指介于宏觀和微觀之間的尺度）分子裝置在細(xì)胞中廣泛存在。然而，人們對介觀尺度細(xì)胞裝置如何形成和調(diào)控，仍知之甚少。

突觸帶（Synaptic ribbon）于六十多年前被發(fā)現(xiàn)，是一種特殊類型的突觸前膜活性區(qū)，存在于視網(wǎng)膜感光細(xì)胞和內(nèi)耳毛細(xì)胞等感覺神經(jīng)元的突觸中。突觸帶作為一種介觀尺度分子組裝體，具有顯著的可塑性，能夠根據(jù)光或聲音動態(tài)調(diào)整其大小和形狀。例如小鼠等夜行動物的視網(wǎng)膜突觸帶會經(jīng)歷光依賴性結(jié)構(gòu)重塑，在黑暗環(huán)境中，感光細(xì)胞的突觸帶會擴(kuò)大，以改善在黑暗中的視力；而在日光下，感光細(xì)胞的突觸帶會收縮，以降低感光細(xì)胞的敏感度。然而，控制這種光依賴性突觸帶的介觀尺度重塑的機(jī)制，目前尚不清楚。

2026 年 5 月 18 日，南方科技大學(xué)魏志毅副教授、張明杰院士、蔡舒君助理教授作為共同通訊作者（劉楊、王續(xù)、鄭天宇、牛鋒鋒為論文共同第一作者），在Vita期刊發(fā)表了題為：Coordinated phase separation and phase transition underlie synaptic ribbon condensate formation and plasticity 的研究論文。

該研究解析了視網(wǎng)膜突觸帶（Synaptic ribbon）結(jié)構(gòu)的層級式組裝機(jī)制，揭示了相分離和相變的協(xié)同作用是突觸帶凝聚體形成以及可塑性的基礎(chǔ)，證明了納米級蛋白質(zhì)寡聚體的相分離和相分離相結(jié)合能夠構(gòu)建出介觀尺度的功能性細(xì)胞裝置。

什么是突觸帶？

突觸帶（Synaptic ribbon）是感覺神經(jīng)元（例如視網(wǎng)膜感光細(xì)胞、內(nèi)耳毛細(xì)胞等）中的一種特殊結(jié)構(gòu)。它就像一個微米級的“工作平臺”，能夠根據(jù)光線或聲音的強(qiáng)弱動態(tài)調(diào)整自己的大小和形狀。

在黑暗環(huán)境中，突觸帶會擴(kuò)大自己的體積，讓更多神經(jīng)遞質(zhì)囊泡停靠，從而增強(qiáng)信號傳遞，幫助動物在弱光下看得更清楚。相反，在強(qiáng)光下，突觸帶會收縮，降低感光細(xì)胞的敏感性。這種神奇的可塑性讓科學(xué)家們著迷了六十多年。

RIBEYE：突觸帶的“建筑師”

突觸帶的形成完全依賴于一種名為RIBEYE的蛋白質(zhì)，該蛋白只在形成小狀突觸的神經(jīng)元中特異性表達(dá)，是一種核轉(zhuǎn)錄共抑制因子的剪接變體。它就像一位建筑師，能夠通過兩種不同的方式構(gòu)建結(jié)構(gòu)——

有序相變：RIBEYE 的 SAM 結(jié)構(gòu)域和 B 結(jié)構(gòu)域各自形成納米級的螺旋細(xì)絲，這些細(xì)絲通過精確的相互作用組裝成堅固的帶狀骨架。

無序相分離：RIBEYE 的 N 端有一段內(nèi)在無序區(qū)域（IDR），這段區(qū)域像“軟膠”一樣，通過液-液相分離（LLPS）使整個結(jié)構(gòu)保持一定的流動性和柔韌性。

突觸帶組裝機(jī)制

研究團(tuán)隊通過冷凍電鏡和冷凍電子斷層掃描技術(shù)，首次在分子水平上揭示了突觸帶的組裝機(jī)制——

1、細(xì)絲編織：RIBEYE 的 SAM 結(jié)構(gòu)域形成直徑約 6 納米的細(xì)絲，B 結(jié)構(gòu)域形成另一種細(xì)絲，兩者像經(jīng)緯線一樣交織在一起。

2、層級組裝：這些納米細(xì)絲進(jìn)一步側(cè)向堆疊，形成片層結(jié)構(gòu)，多個片層平行排列，最終構(gòu)建出完整的突觸帶。

3、動態(tài)平衡：IDR 區(qū)域通過 π-π 相互作用驅(qū)動相分離，防止細(xì)絲過度生長和硬化，使整個結(jié)構(gòu)保持“剛?cè)岵?jì)”的特性。

突觸帶組裝機(jī)制

生理調(diào)節(jié)：讓突觸帶“能屈能伸”

值得注意的是，這種組裝過程受到調(diào)控因子的精確控制——Piccolino和CtBP1等蛋白質(zhì)可以雙向調(diào)控 RIBEYE 凝聚物的大小和形狀——

• Piccolino 通過結(jié)合其 B 結(jié)構(gòu)域，促進(jìn)相分離，使突觸帶更“柔軟”；

• CtBP1 則通過競爭性結(jié)合，調(diào)節(jié)相變過程。

這種調(diào)控機(jī)制直接將突觸帶的結(jié)構(gòu)可塑性與功能適應(yīng)性聯(lián)系起來，解釋了為什么突觸帶能夠根據(jù)環(huán)境變化智能調(diào)整。

RIBEYE 介導(dǎo)的相變和相分離在視網(wǎng)膜突觸帶可塑性組裝和重塑中的作用

超越突觸帶：細(xì)胞器組裝的新范式

這項研究的意義遠(yuǎn)不止于理解突觸帶，它還揭示了一種普適性的細(xì)胞器組裝原理：通過納米蛋白寡聚體的相分離和相變協(xié)同作用，構(gòu)建介觀尺度（Mesoscale）的功能細(xì)胞裝置。

這種“相變搭建骨架，相分離提供柔性”的雙重機(jī)制，可能廣泛存在于其他無膜細(xì)胞器中，例如神經(jīng)元軸突起始段、細(xì)胞黏著斑、肌肉 Z 盤等。

未來展望

這項研究不僅解決了突觸帶形成機(jī)制的長期謎題，更為理解細(xì)胞如何通過分子凝聚體構(gòu)建復(fù)雜功能結(jié)構(gòu)提供了全新視角。未來，科學(xué)家們可以借鑒這一原理，設(shè)計人工生物材料，甚至開發(fā)針對相關(guān)疾病的新療法。

從視網(wǎng)膜到內(nèi)耳，從細(xì)胞骨架到肌肉收縮，相分離與相變的巧妙組合正在重新定義我們對細(xì)胞組織方式的理解。這不僅是結(jié)構(gòu)生物學(xué)的突破，更是向理解生命自組裝奧秘邁出的重要一步。

論文鏈接：

https://www.vita-journal.com/vita/EN/10.15302/vita.2026.05.0033