中科院院士张明杰团队揭示无膜细胞器融合和裂变磷酸化调控机制

近年来，真核细胞中的无膜细胞器的功能被广泛关注，然而，迄今为止，无膜细胞器的融合和裂分是否可以被调控，又是怎样被调控的依然未知。

针对这一疑问，张明杰院士团队以突触后致密区（PSD）为平台对无膜细胞器的融合和裂分的调控进行研究，并于2024年1月18日在 Molecular Cell 发表题为 Phosphorylation-dependent membraneless organelle fusion and fission illustrated by postsynaptic density condensates 的研究论文，提示了SAPAP磷酸化调控PSD core和 PSD pallium 两个无膜细胞器的融合和分离的分子机制。

我们有幸邀请到这篇文章的第一作者之一的吴颢玮博士进行对话，除了深入了解一下颢玮博士的最新研究成果，也想听她说说在神经科学领域top级别的战略科学家团队里做科研是怎样的一种体验。

是的，我们实验室一直致力于研究PSD的可塑性。但是PSD体积小，只有在电镜下才能够看到PSD的结构，这使得PSD的可塑性研究开展的十分困难。

在2018年的时候，我们实验室在体外重构了PSD，这给了我们一个可以在体外研究PSD可塑性的平台。以这个平台为基础，我们开展了一系列的关于PSD中蛋白的功能的研究，例如Arc, Homer, SAPAP等等。

在我们对SAPAP的功能进行研究的时候意外的发现它对PSD聚集体具有调节作用，在无膜细胞器领域，对于无膜细胞器的融合和裂分是如何被调控的还知之甚少，因此我们想到了以PSD为平台对无膜细胞器的融合和裂分的调控进行研究。

这让我们联想到了PSD中，PSD core 和 PSD pallium的融合和裂分。

我们发现在体外重构的PSD中, 重构的PSD core 和 PSD pallium之间的融合和裂分可以通过SAPAP的磷酸化调控。

当在体外重构的PSD中加入没有磷酸化的SAPAP后，PSD会自发的形成两个相互分离的聚集体。而在加入磷酸化的SAPAP之后，两个相互分离的聚集体则会融合到一起。

而且在小鼠中，我们发现SAPAP的磷酸化可以调控PSD core 和 PSD pallium之间的距离。

我们长期关注突触中的支架蛋白。我们对于SAPAP的研究也已经持续了十年以上。

我们之前的研究就发现SAPAP的磷酸化会导致其和上游蛋白PSD-95之间的相互作用增强100倍，这意味着SAPAP的磷酸化有着重要的生理功能。

而且SAPAP在体内的PSD中位于PSD core和PSD pallium的交界处，这使得它的改变可能导致PSD core和PSD pallium之间的结构变化。

在对小鼠脑片中PSD core和 PSD pallium的距离进行测量的时候，我们用到了STORM技术，需要对小鼠脑片进行免疫染色。然而，PSD的结构非常的致密，导致我们在对PSD中的支架蛋白进行免疫染色的时候遇到了困难。

最后通过和我们的合作者的讨论以及不断地尝试，减少脑片的固定时间和厚度解决了问题。

主要应用了ITC，minidawn的技术对SAPAP和它的上游蛋白PSD-95之间的相互作用进行了研究，应用共聚焦显微镜对相变的过程进行观察，应用原代神经元培养对SAPAP在神经元中的功能进行了研究，应用STORM技术对小鼠脑片中的PSD core和PSD pallium 之间的距离进行了测量。

在进行小鼠大脑切片时，我们使用了RWD的冰冻切片机，它稳定的控温能力为我们能够切出5μm的脑片做出了很大的贡献。

其实我们之前也没有接触过其他品牌的冰冻切片机，基于对于RWD的信任，2022年我们实验室添置第一台冷冻切片机就选择了RWD。

使用过之后发现RWD冰冻切片机的温度保持还比较稳定，温度调控也比较快，而且售后的响应速度也及时，希望未来的工作中可以有机会使用到更多的优秀的RWD产品。

在这篇文章中我们阐释了SAPAP磷酸化对于无膜细胞器PSD core和 PSD pallium 融合和裂分的影响。未来，我们将进一步对SAPAP磷酸化对于小鼠行为的影响以及无膜细胞器融合和分离的其他调控机制进行研究。

我大学毕业之后就进入到了张明杰院士的实验室学习，一直从事的是神经元的突触可塑性相关的研究。

在我的博士学习中，我的导师张明杰院士给了我很大的帮助，他总是与我们团队里每一个学生一起讨论各自的课题，解决课题中遇到的每一个困难，我觉得是非常难能可贵的。

在讨论中，张老师敏锐的思维，对领域的深刻理解经常让我们的课题绝处逢生。张老师也为我们建立了一个温暖而又有着浓厚科研氛围的实验室。

我和我的同学们每天都会相互讨论最近实验中的新发现和遇到的新困难，互相学习不同的技术，这为我们课题的推进提供了很大的帮助。

除了我的导师张老师，我的师兄陈旭栋也一直与我并肩作战。我们的合作者华中科技大学鲁友明团队的同学们也与我们一起不断地尝试解决。

“温暖而有着浓厚科研氛围的实验室”，这是颢玮老师对他们团队的评价。

我们常说实验室是冰冷的，那里有冷冰冰的仪器，有算不完的数据，还有不知道推翻了多少次还得重来的“search”。科研当然不是坦途，实验室虽然是记录科研人泪水与汗水的小小世界，但它也是师生朋辈相互学习的科研摇篮。

我们相信，只要对科研初心如磐、坚持笃定，与团队相互扶持，自有无限可能。

行稳致远，进而有为，瑞沃德祝愿颢玮博士在追逐学术梦想的道路上一切顺利，成果丰硕！也祝愿张明杰院士团队创新不断，科学探索之路更上一层楼！

如果你想了解吴颢玮博士同款实验冰冻切片机

欢迎点击申请预约瑞沃德技术专家

我们将竭诚为您服务