工程化双向化学调控合成凝聚体ARDrop平台：实现细胞功能的精准操控

为解决生物分子凝聚体（Biomolecular condensates）精准操控工具匮乏的问题，研究人员基于雄激素受体（AR）开发了可药物调控的合成相分离平台ARDrop。该平台通过理性设计AR模块，实现了FDA批准药物（Bicalutamide/Enzalutamide）对凝聚体形成与解离的双向调控，并成功应用于激酶信号传导、应激颗粒动态和细胞死亡等过程的时空调控，为合成生物学和疾病机制研究提供了新工具。

　　

生物分子凝聚体作为无膜细胞器，近年来被发现在基因调控、信号传导等生命过程中扮演关键角色。然而，如何精确操控这类动态组装的功能单元，一直是领域内的技术瓶颈。传统的光控系统（如Cry2）需要复杂的光学设备，而化学诱导工具（如FRB-rapamycin）往往缺乏可逆性。更棘手的是，天然无序蛋白（IDPs）的复杂相互作用网络使得设计正交调控系统困难重重。

上海科技大学等机构的研究人员另辟蹊径，将目光投向了具有独特相分离特性的雄激素受体（AR）。他们发现临床抗前列腺癌药物Bicalutamide和Enzalutamide能可逆调控AR突变体（W742L/C）的凝聚行为。通过系统性删除AR的功能域（如核定位信号NLS、DNA结合域DBD），团队成功解耦了AR的转录活性与相分离能力，最终构建出仅保留Tau-5区域和23FQNLF27基序的最小化模块SynIDR（579个氨基酸）。由此诞生的ARDrop平台展现出惊人的调控特性：200 nM Bicalutamide可在15分钟内诱导凝聚体形成，而2 μM Enzalutamide能在45分钟内实现完全解离。

这项发表于《Nature Communications》的研究采用了多学科交叉的技术路线：通过高内涵成像定量分析凝聚体动力学，利用FRAP（荧光漂白恢复）验证液体特性，结合RNA-seq解析信号通路变化，并开发了基于Annexin V-PE/PI的多模态细胞死亡监测系统。

设计化学遗传工具ARDrop用于诱导性凝聚体
研究人员通过删除AR的NLS序列，将相分离过程限定在细胞质，并证实这些凝聚体不富集转录标志物H3K27ac和Pol II S5P。截断实验发现44-163和226-347区域的删除不影响相分离，而保留Tau-5区域的芳香族氨基酸对维持液-液相分离（LLPS）至关重要。

利用ARDrop协调激酶活性和信号通路
将ARDrop与间变性淋巴瘤激酶（ALK）融合后，不仅观察到GRB2/SHC1等信号分子被动态招募至凝聚体，还检测到磷酸化ERK（p-ERK）的脉冲式激活。特别值得注意的是，激酶失活突变体（K589M）或抑制剂Crizotinib能完全阻断下游分子招募，证实了信号传导的特异性。

调控应激颗粒动态
ARDrop-G3BP1能诱导PABPC1和G3BP2形成应激颗粒样结构，持续激活导致50%细胞死亡。这种人工应激颗粒不与内源性降解标记物（如p62、泛素）共定位，显示出良好的正交性。

操控细胞凋亡与坏死性凋亡
ARDrop-caspase9在30分钟内触发典型凋亡形态（细胞皱缩、凋亡小体），而ARDrop-MLKL的膜定位导致12分钟内出现坏死性凋亡特征（膜气泡化、PI渗入）。有趣的是，MLKL凝聚体一旦形成便不可逆转，这种"不可逆开关"特性为研究细胞死亡阈值提供了新模型。

这项研究的突破性在于将临床药物与合成生物学完美结合：ARDrop的激活阈值（DHT≥128 nM，Bica>64 nM）与生理浓度（DHT 0.1-3 nM）形成安全窗口，而模块化设计使其可适配多种功能蛋白。正如Ni Zhen等作者强调的，该平台不仅为解析相分离的生物学功能提供了标准化工具，更开辟了"药物诱导型人工细胞器"的全新研究方向。未来通过替换不同效应蛋白，有望实现对细胞命运的精准编程，为癌症、神经退行性疾病等提供创新治疗策略。