液-液相分离(LLPS)是指细胞中的生物大分子(如蛋白质、核酸等)在溶液中凝聚浓缩成液滴状从而形成不同液相的过程.该过程受到多种因素的调节,如翻译后修饰、氧化还原反应、温度、光度、离子浓度和伴侣蛋白等.LLPS是细胞生命活动中普遍存在且至关重要的现象,参与无膜细胞器的形成、基因转录调控、细胞信号转导和血管生成等过程.近年来,LLPS参与众多心血管疾病如动脉粥样硬化的发展、心肌纤维化的形成、心肌病的发生等.现对LLPS的生理机制以及在各种心血管疾病中的作用进行详细综述,旨在为心血管疾病的治疗提供新思路.

近年来生物大分子的液-液相分离在一系列生物学过程中的重要作用已被广泛接受,包括基因的转录和翻译调控、应激反应、自噬以及突触结构的建立等.异常的相分离与多种人类疾病相关,包括神经发育失调和神经退行性疾病.研究表明,与表观遗传修饰相关的一些蛋白也表现出液-液相分离的特征,暗示了表观遗传修饰可能通过调控相分离来调控神经发育和神经疾病.该文概括了表观遗传修饰和相分离在神经发育和疾病中的重要作用,并重点关注表观遗传修饰调控相分离在神经发育和疾病中的重要作用.结合表观遗传修饰和相分离将有助于深入理解神经发育和疾病发生的机制,并进一步为相关疾病的治疗提供新的靶点和策略.

液-液相分离(liquid-liquid phase separation,LLPS)是指细胞蛋白质和核酸等生物大分子在弱多价相互作用的驱动下,凝聚成液态无膜细胞器的可逆过程.目前检测生物大分子相分离的方法主要包括光漂白后荧光恢复法等.异常LLPS与人类多种癌症发生发展相关,肿瘤相关生物大分子(mRNA、lncRNA、肿瘤相关蛋白等)可通过发生相分离或异常相分离,影响转录翻译和DNA损伤修复、调控细胞自噬和铁死亡功能,进而调控多种肿瘤的发生发展.本文总结了LLPS在肿瘤发生发展中作用机制的最新研究进展,阐述了包括mRNA、lncRNA、蛋白质等生物分子发生异常相分离后促进/抑制自噬、肿瘤免疫、DNA损伤修复、细胞铁死亡等,进而影响肿瘤发生发展.目前研究表明,多种生物大分子能够发生相分离调控转录翻译、表达、转录后修饰、细胞信号转导等生物学过程.基于此,拓展相分离研究领域,深入研究其分子机制和调控过程具有深远的科学前景.

细胞对力学刺激做出相应的反应很大程度上取决于细胞自身的结构,细胞内丰富的力学蛋白在响应外界力学信号刺激中也起着关键作用.液-液相分离(liquid-liquid phase separation,LLPS)是蛋白质或蛋白质-RNA 复合物自发分离形成两个不同的"相"的过程,即共同存在的低浓度相和高浓度相.研究发现无膜细胞器通过LLPS来形成并维持自身结构,并调节内部的生化活动.LLPS作为一种细胞内调节生物大分子生化反应的新机制,在调控细胞力学蛋白响应中发挥着至关重要的作用.它通过生物大分子之间的多价相互作用形成高浓度的液相凝聚体,进而调控细胞内一系列生命活动.已有研究表明多种细胞力学蛋白通过LLPS响应外界力学信号,进而影响细胞生长、增殖、扩散、迁移、凋亡等生物学行为.除了介绍细胞力学、液-液相分离的发生机制外,本综述还从含 LIM 结构域的蛋白 1(LIM domain-containing protein 1,LIMD1)相分离调控黏着斑成熟和力学信号转导、闭锁小带蛋白(zonula occludens,ZO)相分离调控细胞间紧密连接、Hippo信号通路的力学蛋白相分离调控细胞增殖和凋亡等方面介绍细胞力学蛋白相分离的最新进展.LLPS的提出不仅解释了细胞内无膜细胞器的形成机制,更为理解细胞内生理或病理的生物学功能提供了新的解题思路.但LLPS驱动黏着斑和细胞边缘动力学的分子机制仍然不完全明了,体外条件下的LLPS能否在机体生理条件下发生仍未明确,通过LLPS解释细胞内多种分子的相互作用仍存在困难,这些方向的研究有待开展.

生物大分子凝聚体(biomolecular condensates)是由相分离(phase separation)驱动形成的具有特定功能的无膜细胞器(MLOs),为特定的生化反应提供微环境,对细胞生命活动进行精细的时空调控.相分离是一种高度动态的过程,对温度、pH、盐浓度等理化因素的变化非常敏感.因此,相分离可以快速响应外界刺激,作为生物感受器感知压力信号,参与胁迫应答.近年来,相分离在植物中的应用受到越来越多的关注,特别是在胁迫感知和逆境响应方面.本文基于近期关于相分离响应胁迫的研究,探讨了相分离在胁迫信号感知和应答中的机制,综述了相分离在植物响应胁迫的研究成果,旨在为进一步研究植物胁迫感知和逆境响应中相分离的作用提供参考依据.

细胞为了维持正常的生理活动进化出膜系统,使各种各样的活动能在特定的空间、时间上高效有序的发生.膜系统参与物质运输、信号传递、能量代谢等过程已被广泛了解,但与无膜区室组装和功能相关的分子细节尚未研究透彻.生物大分子通过相分离在细胞内形成多种无膜区室,如核仁、中心体、应激颗粒等,这些无膜区室被统称为生物分子凝聚体.作为一种细胞生化反应的聚集分离机制,相分离在自然界中普遍存在,并广泛参与信号转导、基因转录调控等多种重要的生理过程.而异常的相分离与许多人类疾病密切相关,如神经退行性疾病、癌症及传染性疾病等.通过介绍相分离形成的细胞结构及功能、相分离发生的机制,进一步阐述相分离在疾病发生发展中的作用.