综述：湿剪刀：生物分子凝聚体如何切割细胞膜

这篇综述创新性地揭示了生物分子凝聚体（LLPS形成）通过毛细作用力和三相线张力驱动膜重塑与分裂的物理机制，重点解析了植物特异性蛋白FREE1（含FYVE结构域和IDR）在MVB（多泡体）中通过相分离介导ILV（腔内小泡）形成的分子路径，并探讨了其与ESCRT-III等经典分裂机器的协同作用，为理解细胞器动态组装提供了新视角。

　　

生物分子凝聚体：细胞膜重塑的液态剪刀

细胞膜形态的动态变化是细胞器分裂、内吞和膜运输等过程的核心。传统认知中，动力蛋白（dynamins）和ESCRT（内吞分选复合体）等蛋白质机器通过机械力驱动膜分裂。然而，最新研究发现液态的生物分子凝聚体可通过物理作用直接切割膜结构，这种机制被形象地称为"湿剪刀"。

FREE1凝聚体：植物MVB膜分裂的关键执行者

在植物多泡体（MVB）形成过程中，FYVE结构域蛋白FREE1通过其内在无序区（IDR）发生液-液相分离（LLPS），形成动态的膜结合凝聚体。这些凝聚体不仅替代了植物中缺失的ESCRT-0功能，还能独立诱导膜颈缩和分裂：

1. 结构特征：FREE1包含PI3P脂质结合域FYVE、 coiled-coil区和高度可变的IDR，其IDR可被异源IDR替换而不影响功能
2. 功能验证：删除IDR导致拟南芥幼苗致死，而过表达FREE1可挽救ESCRT-III组分Vps2缺失的表型
3. 物理机制：凝聚体通过"润湿"（wetting）作用使膜变形，三相接触线产生的毛细力（约25 pN）足以切断纳米级膜颈

跨物种保守的膜分裂原理

尽管FREE1直系同源物仅存在于陆地植物，但类似机制广泛存在：

• 酵母ESCRT-0组分Vps27/Hse1与多聚泛素形成液滴参与液泡膜重塑
• 哺乳动物细胞中外源FREE1仍能诱导ILV形成
• 不同物种中"IDR+脂质结合域"的组合模式高度保守，提示这是真核生物的普遍策略

毛细作用与线张力的纳米级手术

膜分裂本质是膜颈失稳的结果，而凝聚体通过两种物理效应实现这一过程：

1. 表面张力：凝聚体表面分子受力不均导致收缩，形成球形结构（接触角约70°）
2. 线张力：三相接触线（condensate-membrane-cytosol）的单位长度过剩能量驱动膜颈缩（图3d）。数学模拟显示，接触线消除可产生足够分裂力，无需ATP酶参与

与经典分裂机器的协同网络

凝聚体可能通过多种方式与主动分裂机制协作：

• 空间引导：FREE1依次招募ESCRT-I/II/III组分至分裂位点
• 力学协同：内部润湿的凝聚体与外部作用的动力蛋白形成力学互补
• 膜特性调控：通过分子拥挤、脂质分选或不对称插入改变局部膜曲率

生理场景中的多样化应用

从内吞到自噬，凝聚体介导的膜重塑广泛存在（图4）：

• 植物内吞：TPLATE复合体亚基或果胶-RALF凝聚体驱动质膜内陷
• 自噬体形成：哺乳动物FIP200或酵母Atg1凝聚体调控隔离膜定向生长
• 分泌调控：高尔基体腔内的嗜铬粒蛋白（CG）凝聚体促进分泌囊泡成型

这些发现重新定义了细胞膜动力学调控范式——生物分子凝聚体不仅是无膜细胞器，更是通过物理化学原理主动参与细胞空间组织的动态结构元件。未来研究将聚焦于不同生理条件下相分离与经典分裂机器的精确协作机制，以及相关过程在代谢疾病和神经退行性疾病中的病理意义。