调控ERC1/ELKS相分离凝聚体生物物理特性影响肿瘤细胞迁移的机制研究

本研究揭示了ERC1/ELKS相分离凝聚体的动态特性在肿瘤细胞迁移中的关键作用。研究人员通过构建系列ERC1截短体，发现其N端区域(1-244)足以驱动体外和细胞内液-液相分离(LLPS)，而缺失该区域虽不影响与Liprin-a1、LL5β等PMAPs组分的相互作用，但会改变凝聚体特性，进而干扰细胞铺展、运动及侵袭能力。该成果发表于《Communications Biology》，为靶向肿瘤转移的相分离调控策略提供了新思路。

　　

在肿瘤转移过程中，细胞迁移能力是决定恶性细胞扩散的关键因素。这一复杂过程依赖于细胞前沿动态膜相关平台(PMAPs)的精密调控，其中支架蛋白ERC1/ELKS通过与Liprin-a1、LL5α/β等分子形成网络，协调细胞粘附与细胞骨架重塑。近年来，液-液相分离(LLPS)现象被证实参与多种细胞区室化过程，但相分离如何影响迁移相关蛋白网络的功能仍不清楚。

San Raffaele科学研究所的研究团队在《Communications Biology》发表的研究中，系统探究了ERC1/ELKS相分离特性与细胞迁移的关联。通过构建包含不同结构域的ERC1截短体，结合荧光漂白恢复(FRAP)、体外重组实验和细胞功能分析，发现ERC1(1-244)片段足以形成具有液态特性的凝聚体，而缺失该区域的ERC1ΔN虽保留结合伙伴能力，但导致凝聚体形态和动力学改变。这种改变不影响PMAPs在迁移细胞前沿的定位，却显著影响肿瘤细胞的铺展、运动模式和基质降解能力。

关键技术包括：1) 构建系列GFP标记的ERC1截短体；2) 采用FRAP定量分析凝聚体动态特性；3) 体外重组系统验证相分离现象；4) 乳腺癌细胞(MDA-MB-231)迁移和侵袭功能实验；5) 免疫共沉淀验证蛋白互作网络。

主要研究结果：

ERC1(1-244)是驱动相分离的最小功能域

通过系统删除ERC1结构域发现，包含内在无序区(IDR,1-142)和两个短卷曲螺旋(CC1/CC2)的N端片段(1-244)可在细胞和体外形成球形凝聚体。FRAP显示其恢复半衰期(t_1/2=4.68s)与全长ERC1(5.40s)相当，证实液态特性。

N端缺失改变凝聚体物理特性

意外的是，删除1-244区域的ERC1ΔN仍能形成凝聚体，但呈现更大且不规则的形态。FRAP分析显示其荧光恢复更快(t_1/2=0.91s)，表明流动性增强。这种改变可能与表面张力变化相关，因为互补片段ERC1(1-244)和ERC1ΔN的净电荷(+0.029 vs -0.037)和疏水性存在差异。

PMAPs相互作用网络保持完整

免疫共沉淀证实ERC1ΔN仍能与LL5β和Liprin-a1的ERC结合区(EBR)相互作用，且在迁移肿瘤细胞前沿形成正常PMAPs。但全长ERC1过表达会 displace内源Liprin-a1远离粘着斑，而ERC1ΔN无此效应，提示相分离特性影响组分周转。

生物物理特性改变导致功能缺陷

虽然ERC1ΔN增强细胞铺展(类似Liprin-a1过表达效应)，但显著抑制：1) 三维基质侵袭(Transwell实验)；2) 运动方向性(MSD分析显示α值降低)；3) 基质降解能力(明胶降解实验)。这些表型在LL5α/β敲除细胞中消失，表明需要完整PMAPs网络。

该研究首次阐明ERC1/ELKS相分离特性的精确调控对肿瘤细胞迁移至关重要。通过分离"相分离驱动"与"支架功能"两个特性，证明即使保留所有分子相互作用，改变凝聚体生物物理性质仍会破坏细胞运动功能。这一发现为理解相分离如何调控细胞迁移提供了新视角，并为开发针对肿瘤转移的相分离干扰策略奠定了理论基础。未来研究可探索小分子化合物调节ERC1凝聚体性质的可行性，或筛选靶向该过程的抗转移药物。