表面稳定的亚微米级凝聚体用于合成细胞区室化及增强酶动力学

活细胞中存在众多无膜细胞器（membraneless organelles, MOs），它们是对特定物理化学触发因素作出响应的动态蛋白质/核酸组装体。液-液相分离（liquid-liquid phase separation, LLPS）在其形成与功能发挥过程中起着关键作用。受能够保持各自独特身份的天然无膜细胞器启发，本研究提出了一种生物工程策略，利用稳定无膜细胞器界面的表面活性剂样肽，构建由LLPS驱动、化学组成相同的无膜细胞器群体。所得无膜细胞器群体具有高度稳定、单分散且尺寸处于亚微米尺度的特征，不仅能够实现合成细胞的区室化，还能为酶促反应提供更优越的微环境。该策略以pH响应性类弹性蛋白多肽（pH-responsive elastin-like polypeptides, PREs）作为无膜细胞器，并设计了一种基于PRE的两亲性肽以稳定无膜细胞器界面。表面活性肽的相对丰度以及pH变化速率均可实现对无膜细胞器尺寸的直接调控。利用微流控平台将这些组分封装于合成囊泡内，可通过外部pH触发按需实现多区室化。最后，通过一项磷酸酶反应展示了这种精确尺寸调控所带来的功能性结果：与稀溶液环境和无表面活性剂的无膜细胞器相比，尺寸受控的无膜细胞器中观察到最高的反应速率。所提出的策略为设计可编程无膜细胞器提供了一条新途径，从而实现合成细胞内的功能性区室化。

活细胞中存在大量无膜细胞器（membraneless organelles，MOs），它们是对特定物理化学触发作出响应的动态蛋白质/核酸组装体。液-液相分离（liquid-liquid phase separation，LLPS）在其形成与功能发挥中起着关键作用。受天然MOs能够维持各自独立特性的启发，本研究提出了一种生物工程策略，利用稳定MO界面的表面活性剂样肽，构建由LLPS驱动、化学组成相同的MO群体。由此获得了高度稳定、单分散、亚微米尺寸的MO群体，它们不仅能够实现合成细胞的区室化，还可为酶促反应提供更优越的环境。

该策略以pH响应性类弹性蛋白多肽（PREs）作为MOs，并设计了一种基于PRE的两亲性肽来稳定MO界面。表面活性肽的相对丰度以及pH变化速率均可实现对MO尺寸的直接调控。利用微流控平台将这些组分封装于合成囊泡内，可在外部pH触发下实现按需多区室化。最后，通过一项磷酸酶反应展示了这种精确尺寸调控所带来的功能性结果：与稀释环境和无表面活性剂的MO相比，在尺寸受控的MO中观察到了最高的反应速率。所提出的策略为设计可编程MOs提供了新途径，从而在合成细胞内实现功能性区室化。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.24.740618v1?rss=1

🏷️ 液液相分离 无膜细胞器 合成细胞 区室化 酶动力学 微流控