生物分子凝聚体是通过液-液相分离形成的无膜细胞器。先天免疫对宿主防御感染至关重要，但病原体也有复杂的机制来逃避宿主的防御。生物分子凝聚体的形成是宿主-病原体相互作用的重要生物物理机制，在调节宿主免疫反应和病原体生命周期中起着关键作用。
2024年12月12日，中国医学科学院/北京协和医学院曹雪涛团队在Cell子刊Trends In Immunology在线发表题为“Biomolecular condensates: phasing in regulated host-pathogen interactions”的综述文章，该综述总结了对生物分子凝聚物如何重塑膜结合细胞器、影响感染诱导的细胞死亡、被病原体劫持生存以及它们如何调节哺乳动物先天免疫的理解的最新进展。该综述讨论了在宿主-病原体相互作用和传染病期间生物分子凝聚物形成失调的影响，并提出了针对此类感染开发潜在治疗方法的未来方向。
细胞内区隔化是一种重要的组织原理，它能够隔离生物活性分子，为生化途径提供时空特异性的微环境，从而保证各种生物过程的效率。亚细胞室分为两种类型：膜结合细胞器和无膜细胞器。与由脂质双分子层分离的膜结合细胞器不同，MLOs是主要通过液-液相分离（LLPS）形成的动态生物分子凝聚体。这些非经典亚细胞结构（MLOs）或生物分子凝聚物的形成现在被认为对多种生物过程有贡献，包括加工体（P体）对mRNA衰变的调节，应力颗粒（SGs）对mRNA翻译的调节等。
通过相分离形成的生物分子凝聚物在很大程度上取决于分子之间的多价相互作用，涉及两个主要的蛋白质区域：折叠相互作用域和内在无序区（IDRs）。IDRs具有较低的序列复杂性，带有正电荷或负电荷的重复序列可导致自相互作用、自组装和RNA结合，从而促进凝聚物的形成。
多价相互作用是驱动相分离形成多组分凝聚物的共同特征。凝聚物之间的结合价主要包括芳香残基与碱性残基之间的阳离子-π相互作用、范德华相互作用和偶极相互作用以及带电残基之间的相互作用。由于这些弱多价相互作用，凝聚物中的客户分子通常是动态的。
生物分子凝聚形成的原理和规律（图源自Trends In Immunology）
生物分子凝聚物的形成和动力学的精确调控是建立宿主稳态的必要条件。事实上，异常的相变与各种人类疾病的发病和进展有关，包括神经退行性疾病、癌症和感染性疾病。真核细胞的相分离受多种机制调控。凝聚物组装的启动取决于支架分子的性质和浓度，如RNA结合蛋白（RBPs）和核酸。此外，支架蛋白的翻译后修饰（PTMs）——包括泛素化、磷酸化、SUMOylation等——对于调节凝聚物动力学是必不可少的。相分离还受到细胞内微环境的化学或物理条件的影响，包括温度、pH、离子和小代谢物的存在。
该综述总结了对生物分子凝聚物如何重塑膜结合细胞器、影响感染诱导的细胞死亡、被病原体劫持生存以及它们如何调节哺乳动物先天免疫的理解的最新进展。该综述讨论了在宿主-病原体相互作用和传染病期间生物分子凝聚物形成失调的影响，并提出了针对此类感染开发潜在治疗方法的未来方向。
参考消息：
https://www.cell.com/trends/immunology/abstract/S1471-4906(24)00295-3