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  基于液-液相分離（LLPS）產(chǎn)生的無膜凝聚液滴是構(gòu)建區(qū)室化的一種重要方法。最近研究表明，像蒸發(fā)這樣的自然過程可以形成微區(qū)室，并將生物分子與外部環(huán)境隔絕。這些凝聚液滴不僅是現(xiàn)代細(xì)胞多層級結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵基礎(chǔ)，而且可能在原始細(xì)胞的形成中發(fā)揮重要作用。它們可以充當(dāng)能夠濃縮RNA分子的無膜隔室，那么如何維持基于凝聚液滴的原始細(xì)胞的多層級結(jié)構(gòu)，對于它們作為組織樞紐的功能十分重要。在該項(xiàng)工作中，利用蒸發(fā)中毛細(xì)流動(dòng)在液滴內(nèi)形成的流場駐點(diǎn)，防止凝聚液滴相互接觸，從而阻礙它們之間的融合，達(dá)到維持凝聚液滴作為獨(dú)立區(qū)室的目的；同時(shí)蒸發(fā)觸發(fā)了多重LLPS，形成了層級結(jié)構(gòu)的凝聚液滴，并能夠主動(dòng)募集RNA，對RNA世界假說提供了支撐。

圖 1. 在有機(jī)物潤濕表面上自主蒸發(fā)的固著液滴示意圖

  在該項(xiàng)研究中，利用有機(jī)相對液滴的部分覆蓋會(huì)改變局部蒸發(fā)速率這一原理，促使液滴內(nèi)的流場中形成駐點(diǎn)。這些駐點(diǎn)對于具有核殼結(jié)構(gòu)凝聚液滴的形成以及之后的穩(wěn)定至關(guān)重要。解釋了基于凝聚液滴的核殼隔室如何在有機(jī)物潤濕基底上無柄液滴的自發(fā)蒸發(fā)過程中的形成并維持相對穩(wěn)定。此外，為驗(yàn)證停滯環(huán)現(xiàn)象的普遍性，使用了其他方案來阻礙液滴邊緣的蒸發(fā)。例如，當(dāng)固著液滴在凹坑內(nèi)蒸發(fā)時(shí)，也會(huì)觀察到類似的現(xiàn)象。這些結(jié)構(gòu)類似于封裝細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的真實(shí)細(xì)胞。最后證明了這些區(qū)室化的凝聚液滴可以積累RNA，為各種RNA類型的優(yōu)先分配及其有組織的生化反應(yīng)提供基礎(chǔ)。

  該項(xiàng)研究結(jié)果揭示了自發(fā)蒸發(fā)與多重分離型與締合型LLPS之間相互作用的現(xiàn)象。更重要的是，實(shí)驗(yàn)中的液滴在有機(jī)物潤濕表面上自主蒸發(fā)，不需要復(fù)雜的手動(dòng)干預(yù)和設(shè)計(jì)，就能夠?qū)崿F(xiàn)模擬現(xiàn)實(shí)場景下構(gòu)建和維持具有復(fù)雜細(xì)胞結(jié)構(gòu)的凝聚液滴細(xì)胞模型。該工作第一作者為深圳大學(xué)助理教授齊成，共同通訊作者為深圳大學(xué)副教授劉洲和孔湉湉。

  作者簡介：劉洲，深圳大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院特聘研究員、博導(dǎo)。主要從事微流控技術(shù)、流體物理、軟物質(zhì)材料等方面的研究，在Nature Communications、Angewandte Chemie、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、ACS Nano等研究領(lǐng)域重要期刊上發(fā)表論文50余篇。所獲榮譽(yù)包括日內(nèi)瓦國際發(fā)明展銀獎(jiǎng)、中國化學(xué)學(xué)會(huì)基礎(chǔ)研究二等獎(jiǎng)、深圳市優(yōu)青、深圳市高層次人才計(jì)劃B類，擔(dān)任中國化工學(xué)會(huì)微化工專委會(huì)青年委員等職務(wù)。

  論文信息：C. Qi, X. Ma, Q. Zeng, Z. Huang, S. Zhang, X. Deng, T. Kong*, Z. Liu*, Multicompartmental coacervate-based protocell by spontaneous droplet evaporation, Nature Communications, 15 (2024) 1107.

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-45411-y

  下載：Dynamically Modulating the Dissymmetry Factor of Circularly Polarized Organic Ultralong Room-Temperature Phosphorescence from Soft Helical Superstructures