前段時間，筆者給大家分享了一篇稿件——《兩篇Cell背靠背發表後，這個熱點昨天又發nature子刊了，現在瞭解還不晚》。
相分離可以說是近兩年來最有前景的研究熱點了，本公眾號也曾多次對相分離領域的研究進行解讀，也曾講述過相分離研究該如何進行以及相應公共數據庫的使用。今天筆者再給大家分享一下相分離最新研究，這兩篇文章於2020年2月5日背靠背發表在Nature雜誌上。第一篇論文的題目是《Phase separation organizes the site of autophagosome formation》，通訊作者為日本微生物化學研究所的Nobuo N. Noda教授。在這篇文章中，作者發現相分離能夠介導自噬體的形成。
研究背景：細胞中很多生物分子都能夠通過液-液相分離形成液滴樣凝聚物，從而介導多種細胞功能。在酵母中，這些液滴樣凝聚物能夠發生自噬，被在自噬前體（PAS）中合成的雙層膜結構自噬體降解。雖然已有大量研究表明PAS形成與atg蛋白密切相關，但是PAS的具體理化特性和功能目前還不清楚。
研究結果：為了探究PAS的具體理化特徵和功能，作者在酵母細胞中過表達GFP-Atg13（PAS形成的組分蛋白），隨後通過熒光漂白恢復技術以及熒光顯微鏡進行觀察，作者發現Atg13不僅可以進出PAS形成液滴狀，而且可以在PAS內快速自由移動。這暗示PAS的形成可能與相分離有關。
為了驗證這個猜想，作者使用相分離抑制劑己二醇處理酵母細胞。結果顯示加入己二醇後，atg蛋白形成的液滴狀快速消失。與此同時，使用雷帕黴素處理細胞後，atg蛋白形成液滴狀。這表明相分離能夠介導PAS形成。
為了進一步確定相分離介導PAS形成，作者對形成PAS的atg蛋白進行序列分析和預測，發現除了Atg17蛋白外，其他的atg蛋白，包括atg1, atg13, atg29和atg31都存在無序區。純化這幾種atg蛋白後，作者發現它們
在體外便能夠發生相分離，而且atg17和其他蛋白共定位聚集。
接下來作者探究介導PAS形成的相分離究竟是如何被調控的。先前有研究表明在營養充足的情況下，TORC1能夠誘導atg13發生磷酸化，從而抑制atg1複合體和PAS形成。因此，作者猜想磷酸化可能會抑制相變發生。通過體外共孵育TORC1和atg13，作者發現TORC1能誘導atg13的ser428/9位點發生磷酸化，與此同時，atg13形成的液滴狀顯著降低。 此外，加入atg1和atg13的磷酸酶ptc2後，相分離的發生顯著增加。這表明磷酸化能夠抑制相分離的發生。
最後，作者想探究PAS在液泡膜上的具體形成過程。先前的研究表明自噬相關液泡膜蛋白Vac8能夠與atg13直接結合，從而將後者牟定在液泡膜上。在細胞中敲低VAC8後，作者聚集在液泡膜上的atg蛋白顯著減少，而且液滴狀的形成也明顯降低。這表明VAC8通過與atg13直接結合促進atg蛋白在液泡膜上發生相分離，從而誘導PAS形成。
總結這篇文章，作者發現相分離能夠介導PAS形成，而且該過程收到atg蛋白的磷酸化調控。與此同時，作者還揭示了PAS在液泡膜上形成的原因，加深了人們對於自噬體形成的瞭解。
第二篇論文的題目是《Stress- and ubiquitylation-dependent phase separation of the proteasome》，通訊作者為日本東京大都會醫學研究所的Yasushi Saeki教授和Keiji Tanaka。
在這篇文章中，作者發現在急性高滲透壓下，泛素蛋白p97和多個蛋白酶體相關蛋白（如RAD23B）會發生相分離，介導蛋白酶體核焦點形成，從而促進核糖體蛋白和錯誤摺疊蛋白快速降解。與此同時，作者還發現蛋白酶體的抑制劑MG-132和b-AP15以及p97的抑制劑NMS-873均能夠抑制該過程的發生。
可以看到，這兩篇文章不僅發現相分離在自噬體和蛋白酶體核焦點形成過程中的重要作用，而且還揭示可以通過調控相分離來控制蛋白降解過程。隨著科學家們對相分離研究的不斷深入，相信相分離還參與機體多項生理過程，在座的各位學者可以抓住相分離這個熱點。
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