上海大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 31 ›› Issue (2): 197-211.doi: 10.12066/j.issn.1007-2861.2575
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郭秀珍, 王书恒, 李康睿, 赵新军
GUO Xiuzhen, WANG Shuheng, LI Kangrui, ZHAO Xinjun
摘要: 细胞内生物大分子相分离在生理与疾病中发挥重要作用. 首先基于扩散动力学、Hill动力学, 提出了一种细胞内核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA) 与 RNA 结合蛋白 (RNA-binding proteins, RBPs) 的动态相分离理论. 基于扩散动力学模型, 获得了RNA 与RBPs 多相 (多种相、多重相) 分离特性. 研究发现, 细胞内 RNA 与 RBP 的动态多相分离机制, 主要源于 RNA 与 RBP 生化反应相互作用以及特定的扩散性. 通过生化反应相互作用, 以不同速率扩散的 RNA 与 RBP 通过结合域结合反应, 使得扩散较快的 RNA、RBP 反应聚集, 形成扩散较慢的 RNA-RBP 复合物. 由生化反应作用导致的 RNA 与 RBP 间的扩散关联, 致使RNA 与 RBP 形成多种、多重凝聚相. RNA 与 RBP 生化反应的周期振荡, 会形成振荡传播波 (类似化学波), 波动性会导致 RNA 与 RBP 浓度空间分布不均形成凝聚相, 表明了 RNA与 RBP 凝聚相形成与相分离的耗散结构特性. 可以预测, RNA 与 RBPs 的相分离不仅源自于扩散效应、溶解度的改变, 还与 RNA 与 RBP 生化反应的周期振荡相关. 结合平均场理论,获得了扩散系数与 Flory 相互作用参数的对应关系, 不仅深刻理解体系中多种相互作用与扩散性的联系, 而且更全面揭示了 RNA 与 RBP 多相分离的物理本质. 研究结果符合实验观测,可为后续研究及应用提供参考.
中图分类号: