在生物化学研究的历史上，主要的研究工具多集中在维持生运气转的焦点部分，如卵白质折叠、基因运动和电信号传导途径 。这些方面最容易成为发明疾病相关异常的研究目的 。
然而，最近的研究批注，另一类细胞结构可能同样主要 。这种结构被称为生物凝聚体（biological condensates），其保存源于密度差别，就像油滴漂浮在水面上 。它们在细胞内形成了不需要膜作为界线的隔间 。
先前的研究批注，这些“凝聚体”可以将某些卵白质和分子疏散或捕获在一起，从而阻碍或增进它们的活性 。研究还发明，这些结构提供了一种替换能量泉源，可能为某些生物化学历程提供动力 。
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图片信息：细胞内的生物凝聚物（在这些长圆柱体中看到的黄色物质）为细胞提供了一种控制其内部静电生物化学的要领 。
然而，这些研究效果主要集中在凝聚体自己及其周围情形对生物化学的影响 。研究职员尚未找到证据批注它们怎样在远离自身物理结构的地方影响生物化学运动 。
现在，在2023年9月10日揭晓在《细胞》杂志上的一项新研究中，杜克大学和圣路易斯华盛顿大学的研究职员展示了生物凝聚体的形成怎样影响其周围情形以外的细胞运动 。研究效果批注，生物凝聚体可能是细胞调理内部电化学运动的一个新机制 。而这种内部控制又会影响细胞膜，从而使这些看似不起眼的凝聚体能够影响全局特征和效果，例如对抗生素的耐药性 。
“sunbet研究批注，凝聚体对细胞的影响远远凌驾了直接的物理接触，险些就像它们与外界有一种‘无线毗连’一样，”杜克大学生物医学工程的詹姆斯·L·梅里亚姆优异教授游凌冲（Lingchong You）说 。“除了展现这种毗连背后的电学机制外，我们还证实，凝聚体的形成可以使细胞对某些类型的抗生素越发耐受，同时对其他类型的抗生素越发敏感 。”
“这可能只是冰山一角，”杜克大学阿兰·L·卡加诺夫优异教授阿舒托什·奇尔科蒂（Ashutosh Chilkoti）增补道 。“我们预计，这些电位效应可能通过多种方法体现出来，影响细胞行为 。”
凝聚体的作用类似于海绵，在形成时吸收种种卵白质、酶、离子和其他生物分子，同时倾轧其他物质 。若是它们在自己的隔间中捕获了足够的离子，使其带上正电或负电，这种电荷不平衡将会在其周围的细胞情形中体现出来 。
这种静电运动为生物凝聚体的形成影响细胞膜电位及细胞内部电化学情形提供了可能性 。由于这些情形因素对许多生物历程至关主要，这也为这些不起眼的凝聚体直接影响细胞与外界的互动方法提供了一个机制 。
“即便这些凝聚体数目少少，并且漫衍在远离细胞膜的中心区域，它们也能引发连锁反应，改变细胞的整体属性，”圣路易斯华盛顿大学生物医学工程助理教授戴逸凡（Yifan Dai）诠释道，他曾作为杜克大学的博士后研究员加入这项研究 。“这篇论文批注，这些影响无处不在 。只要这些小小的凝聚体形成，许多生物运动都会受到影响，甚至基因调控也会在全球规模内受到波及 。当我看到这一点时，真的让我很是震惊 。”
为了证实这一点，研究职员进一步展示了这一征象怎样影响细菌在某些抗生素作用下的生涯能力 。他们通过给大肠杆菌施加特定压力，或操控凝聚体形成相关卵白的基因表达，诱导其形成内部凝聚体 。随后，他们测试了这些细胞膜的电荷转变，并将其袒露于抗生素中 。
效果批注，凝聚体的形成使某些细胞膜带上了更多负电，这直接影响了细胞对抗生素的反应，由于抗生素自己也是带电的 。但研究职员体现，这只是研究的起步阶段，由于许多生物化学历程都依赖于细胞膜的电位 。
“sunbet研究展现了凝聚体在调控全局细胞心理中的作用，”游凌冲说道 。“虽然我们还没有完全明确细胞是怎样使用这种机制来调理功效的，但证实这种征象保存自己就是一个主要的发明 。”
“我们还处在对这一征象的起源探索阶段，”游凌冲增补道，“随着研究的深入，我们或许会发明生物凝聚体对细胞心理的影响远超现在的明确 。这为我们提供了一个新的视角，去思索细胞怎样通过这种机制调控其内部情形，并进一步影响它们与外界的互动 。”
在后续研究中，研究职员妄想进一步探讨这些生物凝聚体在其他生物系统中的作用，特殊是在更重大的多细胞生物中 。他们希望解答更多的问题，好比这些凝聚体是否在哺乳动物细胞中也有类似作用，或者它们是否与特定的细胞行为或疾病希望有关 。
“我们信托，未来在这一领域会有更多惊人的发明，”奇尔科蒂说道 。“这些凝聚体不但可能影响抗生素耐药性，还可能在许多方面调控细胞功效 。我们现在只是揭开了这一机制的冰山一角 。”
这项研究不但为基础生物学研究提供了新的看法，还为未来开发新的治疗要领提供了可能，尤其是在抗生素耐药性等全球性挑战方面 。通过明确生物凝聚体怎样调控细胞内部的电化学情形，研究职员可能会找到新的途径，资助应对目今的医疗难题 。
别的，这项发明为科学家提供了一种全新的要领，研究细胞怎样在不依赖物理界线的情形下实现自我调理 。通过进一步相识这些凝聚体的机制，研究职员可能展现它们在细胞维持稳固性和调控行为中的更深条理作用 。
“生物凝聚体可能是细胞内部控制系统的主要组成部分，功效远比我们想象的富厚，”游凌冲总结道 。“我们才刚刚最先探索它们的潜力，未来的发明可能会彻底改变我们对细胞运作方法的明确 。”
杂志：Cell
DOI：10.1016/j.cell.2024.08.018
