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  生物大分子的液-液相分離（LLPS）對(duì)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的生理過(guò)程均有重要調(diào)控作用。彈性蛋白（elastin）是細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)蛋白之一，其強(qiáng)韌凝膠狀結(jié)構(gòu)的形成需通過(guò)單體蛋白相分離驅(qū)動(dòng)的凝聚物組裝及后續(xù)相轉(zhuǎn)變來(lái)完成。這些高度有序的基質(zhì)蛋白可以提供細(xì)胞剛性粘附位點(diǎn)，并與多糖等柔性基質(zhì)成分協(xié)同構(gòu)建具有高度細(xì)胞適應(yīng)性的非均質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，從而指導(dǎo)包括鋪展、增殖及力學(xué)感知在內(nèi)的多種細(xì)胞行為。然而由于ECM多組分參與、多步驟組裝的復(fù)雜性，當(dāng)前人工合成基質(zhì)難以有效模擬其天然結(jié)構(gòu)及生物物理屬性。

  受原彈性蛋白（tropoelastin）結(jié)構(gòu)及組裝過(guò)程啟發(fā)，華南理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院邊黎明教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種由交替排列的疏水域和交聯(lián)域構(gòu)成的簡(jiǎn)約模型。類(lèi)似于tropoelastin的疏水自凝聚行為，該模型的疏水基團(tuán)可引發(fā)凝聚液滴的形成；通過(guò)調(diào)控疏水基團(tuán)的數(shù)量和相互作用強(qiáng)度，此模型可實(shí)現(xiàn)從液滴到宏觀成熟凝聚體的精準(zhǔn)調(diào)控；隨后，通過(guò)觸發(fā)模型中交聯(lián)域的共價(jià)鍵合可實(shí)現(xiàn)由凝聚相向凝膠相的定向相轉(zhuǎn)變，并以非均質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)的形式穩(wěn)定相分離結(jié)構(gòu)，上述過(guò)程類(lèi)似原彈性蛋白的凝聚組裝和共價(jià)交聯(lián)介導(dǎo)的纖維凝膠化過(guò)程。更重要的是，利用該體系的可控液液相分離及定向相轉(zhuǎn)變特性，構(gòu)建了剛性域和柔性域相互嵌套的微米級(jí)非均質(zhì)仿生結(jié)構(gòu)，其能夠加速干細(xì)胞的粘附、鋪展和力學(xué)感知能力。

圖1.受細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白啟發(fā)，作者開(kāi)發(fā)的能夠模擬ECM時(shí)空組裝過(guò)程及其相關(guān)生物物理特性的簡(jiǎn)約可控組裝模型。

  該工作以“A designer minimalistic model parallels the phase-separation-mediated assembly and biophysical cues of extracellular matrix”為題發(fā)表在《Nature Chemistry》上。文章第一作者為香港中文大學(xué)謝憲博士和李天杰博士，文章通訊作者為香港中文大學(xué)王一教授，華南理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院趙鵬超教授及邊黎明教授。

  原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41557-025-01837-5

  邊黎明教授2021年獲聘教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，入職華南理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院，現(xiàn)任學(xué)院副院長(zhǎng)。邊教授長(zhǎng)期致力于發(fā)展先進(jìn)納米材料與水凝膠材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，并且逐漸建立了從基礎(chǔ)材料學(xué)，生物醫(yī)學(xué)研究到醫(yī)療應(yīng)用研究的多方向的深度研究。邊教授課題組近期在高水平學(xué)術(shù)期刊發(fā)表多篇論文，相關(guān)詳細(xì)內(nèi)容可查閱邊教授實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站：https://www.x-mol.com/groups/bian_lab