撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

相分離（Phase Separation）是指一個原本均一、穩定的胡何物體系（例如溶液），在外部條件影響下，自發分離成兩個或更多在成分、結構或性質上不同相的過程。液-液相分離（Liquid–liquid Phase Separation，LLPS）是相分離的一種特定類型，特指均一液態溶液自發分離為兩種互不相溶、共存的液態相的過程。這也一概念在細胞生物學中正變得越來越重要，蛋白質、核酸等生物大分子能夠通過這一過程從均一的液態細胞質中分離并聚集為生物分子凝聚體或無膜細胞器（例如核仁、應激顆粒等），這是細胞高效組織內部化學反應以及調控生命活動的關鍵方式之一，且與多種疾病密切相關。

近幾年，生命科學領域的相分離研究榮獲了多個科學大獎，并被認為有望斬獲諾貝爾獎。例如，2025 年拉斯克獎授予了Dirk G?rlich和Steven L. McKnight，表彰他們對于揭示蛋白質序列中低復雜度結構域（LCD，這是相分離形成的結構基礎）的結構和功能的發現。2023 年科學突破獎授予了Anthony Hyman和Clifford Brangwynne，表彰他們發現了細胞組織的一個基本機制——蛋白質和 RNA 通過相分離形成無膜液滴（相分離在細胞中的作用）。2025 年引文桂冠獎則授予了Clifford Brangwynne、Anthony Hyman和Michael Rosen，表彰他們發現相分離生物分子凝聚體在細胞生化組織中的作用。

2026 年 5 月 27 日，國際頂尖學術期刊Cell和Nature發表了 3 篇相分離相關研究論文，且這三篇論文均來自中國團隊。

KRAS 相分離，促進結腸癌

2026 年 5 月 27 日，哈爾濱工業大學生命科學與技術學院/哈爾濱工業大學鄭州高等研究院胡穎教授團隊（王星文、張藝為論文共同第一作者），在國際頂尖學術期刊Cell上發表了題為：Farnesylation-driven KRAS phase separation promotes colon tumor growth 的研究論文【1】。詳情：

在癌癥研究領域，KRAS基因一直是個令人頭疼的“硬骨頭”，KRAS 基因突變出現在近 25% 的人類癌癥中，尤其是胰腺癌（90%）、結直腸癌（50%）及肺腺癌（30%）。然而，由于 KRAS 蛋白高親和力結合 GTP 且缺乏傳統小分子抑制劑的合適結合口袋，KRAS 長期以來被視為“不可成藥”靶點，直到最近才有兩款小分子抑制劑藥物獲得 FDA 批準上市，均靶向 KRAS G12C 突變，用于治療小細胞肺癌。然而，這兩款藥物都易產生耐藥性，且通常只能延長患者幾個月的生命。

該研究發現，法尼酰化修飾（Farnesylation）驅動的液-液相分離（LLPS），導致KRAS蛋白在細胞質中形成功能性凝聚體，促進 KRAS 的加工和信號轉導，從而推動腫瘤生長并抑制了 KRAS G12C 抑制劑的治療效果。此外，研究團隊還發現，常用的降血脂藥他汀類藥物能夠抑制法尼酰化修飾以破壞液-液相分離，從而抑制腫瘤生長，并增強 KRAS G12C 抑制劑的治療效果。

相分離調控 GPCR 功能

2026 年 5 月 27 日，山東大學孫金鵬團隊、肖鵬團隊聯合杜克大學Sudarshan Rajagopal團隊，在Nature期刊發表了題為：β-Arrestin Condensates Regulate G Protein-Coupled Receptor Function 的研究論文【2】。詳情：

β-Arrestin 1 和 β-Arrestin 2 是多功能銜接蛋白，調控著 G 蛋白偶聯受體（GPCR）的信號轉導。GPCR 是人體內最大的膜蛋白超家族，由約 800 個成員組成，幾乎影響生理學的所有方面，也是至今為止最重要的藥物靶點家族，目前已獲批的藥物中，有超過三分之一以 GPCR 為靶點。盡管 β-Arrestin 能與眾多 GPCR 上多種信號效應子相互作用，但其如何促進如此多樣的功能，目前尚不清楚。

該研究表明，β-arrestin通過液-液相分離（LLPS）形成凝聚體以調控GPCR功能。這些發現建立了 β-Arrestin 凝聚體作為 GPCR 功能調控因子的新范式，表明液-液相分離（LLPS）是 GPCR 信號區室化的重要促進因素。

通過相分離實現細胞水勢感知

2026 年 5 月 27 日，清華大學方曉峰團隊（王云鶴為論文第一作者）在Nature期刊發表了題為：Cellular water potential sensing via biomolecular condensation 的研究論文【3】。

首次揭示了植物細胞能夠通過一種“水勢依賴的生物大分子相分離”機制，直接感知細胞水狀態變化，并進一步重塑 RNA 轉運與翻譯過程，從而促進植物適應逆境環境。

水分子作為生物大分子的溶劑，對細胞至關重要。在缺水條件下，細胞的水勢（衡量水在系統中自由能狀態的一個物理化學參數）會降低，但細胞如何感知水勢變化仍不清楚。

該研究鑒定出一個此前功能未知的蛋白——SAM8，該蛋白在體內和體外均能發生水勢依賴的相分離，從而形成凝聚體，并在高滲脅迫耐受和種子萌發中發揮關鍵作用。研究團隊利用生物物理技術、體外重構和生物成像方法證明，在正常含水量條件下，SAM8 被強烈水合，從而抑制其宏觀凝聚；一個帶負電荷的內在無序區通過形成電場和微極性環境來決定 SAM8 的水合狀態。缺水條件會削弱這種水合，進而通過重編程氫鍵、靜電和疏水相互作用激活 SAM8 的凝聚。此外，該研究還發現，SAM8 凝聚體可選擇性地隔離 RNA 輸出因子，導致 mRNA 在細核內滯留，并在高滲脅迫下實現翻譯重編程。這項研究揭示了植物細胞直接感知并響應水分狀況的機制，闡明了它們如何適應缺水條件。

論文鏈接：

1. https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(26)00519-2

2. https://www.nature.com/articles/s41586-026-10539-y

3. https://www.nature.com/articles/s41586-026-10591-8