综述：利用单分子成像技术阐明固有无序蛋白在真核生物转录调控中的作用

这篇综述系统阐述了单分子成像技术（SMLM/STORM/SPT）在解析固有无序蛋白（IDPs）及其区域（IDRs）动态行为中的独特优势，重点探讨了IDPs通过多价弱相互作用（如静电作用、π-π堆积）形成转录调控相关生物分子组装体（如凝聚体condensates）的机制，为理解转录激活/抑制的双向调控、疾病相关突变（如神经退行性疾病和癌症）提供了新视角。

　　

Abstract

真核生物蛋白质组中超过30%的固有无序蛋白区域（IDRs）无法形成稳定三维结构，却在转录调控等关键过程中发挥重要作用。传统结构生物学方法难以表征IDRs的动态特性，而单分子荧光显微技术通过纳米级空间分辨率和毫秒级时间分辨率，揭示了IDPs在细胞内的扩散、结合及相分离行为。

Introduction

IDPs通过静电作用、疏水作用等非共价相互作用参与形成转录调控相关的无膜细胞器（如凝聚体）。这些动态组装体既能富集RNA聚合酶II（Pol II）和转录因子（TFs）等元件促进转录激活，也可能因过度聚集导致功能异常（如癌症相关突变）。值得注意的是，约20%致病突变位于人类IDRs区域，与阿尔茨海默病、心血管疾病等密切相关。

Characterizing the intracellular distribution of IDPs with super-resolution microscopy

单分子定位显微技术（SMLM）突破了光学衍射极限，可解析IDPs在细胞内形成的亚微米级凝聚体。研究发现转录激活因子MED1的IDR过表达会形成直径200-400 nm的核内斑点，其尺寸与转录活性正相关。而STORM技术则揭示了Pol II C端域（CTD）在转录起始位点的动态重组。

Characterizing the diffusion and interaction dynamics of IDPs with single-particle tracking

单粒子追踪（SPT）技术测得转录因子p53的IDR结合驻留时间仅0.5-2秒，这种短暂但高频的相互作用解释了其快速响应DNA损伤的特性。通过区分自由扩散（D_free≈5 μm²/s）和结合状态（D_bound≈0.01 μm²/s），发现转录抑制因子HP1α通过其IDR实现染色质区域的快速扫描与稳定锚定。

Single-molecule imaging advances understanding the role of IDPs in transcriptional regulation.

相分离理论的重要修正来自单分子研究：并非所有转录相关凝聚体都符合液-液相分离（LLPS）特征。例如TFEB蛋白虽形成液滴状结构，但其内部分子流动性比经典LLPS系统低两个数量级。此外，RNA分子（如lncRNAs）被证实可作为"脚手架"调控IDPs的组装特异性。

Conclusion

单分子技术为理解IDPs"结构无序但功能精确"的悖论提供了新工具。未来发展方向包括：开发非干扰性荧光标记策略、整合冷冻电镜数据建立多尺度模型、发展活细胞超分辨成像技术以捕获转录调控的瞬时中间态。这些突破将深化对神经退行性疾病和癌症中IDPs异常聚集机制的认知。