跨膜耦合驱动液态蛋白凝聚体生长的分子机制及其在膜蛋白复合物组装中的作用

来自国际顶尖团队的研究人员针对细胞膜表面蛋白质复合体精准组装的生物学难题，通过研究二维蛋白凝聚体（protein condensates）在双膜面的动态行为，首次揭示了跨膜耦合（transmembrane coupling）通过抑制扩散速率却促进凝聚体生长的矛盾机制。该研究创新性区分了扩散限制性生长（diffusion-limited growth）与耦合驱动生长（coupling-driven growth）过程，为理解膜结合结构（membrane-bound structures）的自组装提供了新范式。

　　

细胞膜表面蛋白质复合物的时空精准组装对生命活动至关重要。最新研究发现，蛋白质相分离（protein phase separation）现象在细胞膜上频繁发生，这为理解膜蛋白组装提供了新视角。有趣的是，当研究人员观察平面悬浮膜时，发现膜一侧的二维蛋白质凝聚体（2D protein condensates）会自发地与对侧凝聚体发生共定位。这种跨膜耦合（transmembrane coupling）现象如何影响稳定跨膜复合物的形成？

通过系统研究膜两侧蛋白质凝聚体的扩散和生长动力学，研究团队揭示了令人惊讶的发现：跨膜耦合虽然降低了凝聚体的扩散速率，却显著促进了它们的生长。这种看似矛盾的现象通过区分两种机制得到解释——扩散限制性生长（diffusion-limited growth）过程受扩散速率制约，而耦合驱动生长（coupling-driven growth）过程则通过将凝聚体限制在局部区域，大幅提高了凝聚体融合（coalescence）的概率。

该发现具有深远意义：跨膜耦合可能通过同步调控膜两侧蛋白质凝聚体的定位和生长，成为多种膜结合结构（membrane-bound structures）组装的通用机制。这种独特的物理化学过程，为理解细胞中跨膜结构（transmembrane structures）的自组织原理开辟了新途径。