Vita丨解码突触带：细胞内无膜细胞器的组装与调控新机制

细胞内存在大量 介 观尺度的亚细胞结构， 其 尺寸通常达到微米 级别 。 这类 亚细胞结构往往 具备 动态 形态调控能力 ， 可通过 响应外界刺激 精准 行使 其生物学 功能。 相 较 于研究 已 较为成熟的有膜细胞器，由生物凝聚体构成的无膜细胞器，其介观尺寸的组装规律、不同环境刺激下的动态变化机制，目前仍存在大量研究空白，极大地制约了我们对于无膜细胞器功能的深入解析，以及对细胞生命活动调控机制的全面理解。

2026 年 5 月 18 号， 南方科技大学 生命科学学院魏志毅副教授 联合张明杰院士和蔡舒君助理教授联合研究 团队 ， 在 V ita 杂志 发表 了 题为 Coordinated phase separation and phase transition underlie synaptic ribbon condensate formation and plasticity 的研究论文 。 该研究聚焦细胞内介观无膜细胞器的组装与动态调控这一前沿科学问题，以视网膜 感光细胞中 特化 的 “ 突触带 ” 为研究模型，整合冷冻电镜（ cryo-EM ）、冷冻电镜断层成像（ cryo-ET ）、 生化和细胞 层面的凝聚体分析、 动物 模型 水平研究 等 多学科技术手段 ，系统阐述了视网膜“突触带”（Synaptic ribbon）结构的层级式组装机制与动态可塑性的调控规律。

该论文 以突触带核心骨架分子 RIBEYE 蛋白作为 主要研究对象 ， 聚焦其组装机制与调控规律，通过系统解析该蛋白 SAM 结构域与 B 结构域的组装 构架 ，明确了突触带形成的分子基础。同时，研究进一步 揭示了 RIBEYE 蛋白内在无序区（ IDR ）介导的 液 - 液 相分离过程， 阐明了 突触带结构形态转换 中的相变和相分离机制 。此外，研究团队成功鉴定出 Piccolino 与 CtBP1 这对功能拮抗的调控因子， 提出 了二者对突触带形态进行双向调控的分子模式。基于上述研究发现，研究团队提出了一套完整的组装模型，即通过生物大分子相分离与相变的协同作用，实现从单个RIBEYE蛋白→纤维丝→纳米簇→微米级带状结构生物凝聚体的层级组装。该研究不仅为解析细胞内生物凝聚体样无膜细胞器的自主组装机制与功能调控规律提供了全新范式，更进一步丰富和完善了介观生物结构组装与动态重塑的理论认知体系。

突触带组装的分子基础： “ 纳米簇 ” 的形成

研究团队 利用冷冻电镜单颗粒和断层成像技术 相结合的方法 ， 首次在近原子水平证实： 突触带核心骨架分子 RIBEYE 借助 其 SAM 结构域和 B 结构域的 丝状聚集 特性 ， 先组装 形成稳定的 “ 纳米簇 ” （ nanocluster ）。 具体而言 ， B 结构域 利用其 N 端延伸区域进行相互栓系，将其 自身 四聚体 作为 “ 结构砖块 ” 精准堆叠， 进而 形成纵向 纤维丝 骨架； 同时， SAM 结构域 可组装 形成双螺旋纤维结构， 将 B 结构域 形成的 各 条 纤维丝 横向 连接 ，共同赋予 了 纳米簇高度有序的结构基础。

突触带形态的动态转换： 相分离与相变的协同

在 此 基础上， 研究 团队进一步发现， RIBEYE 蛋白 的 N 端 存在一段 内在无序区 （ IDR ） ， 该区域 具有 驱动液 - 液相分离 的能力 ， 可以将 固态的 RIBEYE 丝带结构转变为 具有液滴特征的液滴状凝聚体。 因此， RIBEYE 蛋白中 IDR 的 存在 赋予了突触带组装过程可逆的动态调控特性 ： 当 SAM 和 B 结构域介导的相变能力占主导时， “ 纳米簇 ” 趋向有序堆叠，形成固体形态的丝带结构；而当 IDR 区域介导的相分离能力占主导时， “ 纳米簇 ” 的堆叠变得松散无序，形成球状凝聚体液滴。

突触带形态的 双向调控因子： Piccolino 与 CtBP1

更进一步， 研究 团队 结合小鼠 视网膜 实验 模型 ， 成功 鉴定出调控 突触带 形态转变 的 两个 关键 “ 开关分子 ” —— Piccolino 和 CtBP1 。 Piccolino 是突触带的一个组分蛋白， 含有 多 个串联的 PXDLS 基序 均可与 RIBEYE 蛋白的 B 结构域特异性结合；当 Piccolino 与 RIBEYE 纳米簇相遇时，可通过上述结合作用将分散的纳米簇 “ 缝合 ” 在一起，促进其组装为带状结构 ，能够稳定地传送突触囊泡，高效地进行神经信号传递 ，增强视觉能力 。 CtBP1 是 RIBEYE 的同源蛋白，但它失去了组装成纤维丝的能力。一旦将其混入 RIBEYE 的纳米簇，它可以部分替换 B 结构域，导致纤维丝的组装能力减弱，从而干扰纳米簇的有序堆叠，驱动纳米簇偏向液 - 液相分离，形成球状液滴结构，从而减弱传送突触囊泡的能力。在强光环境中， CtBP1 表达水平升高，可以避免视觉系统过度激活 ，让眼睛在强光下也可以保持观察的能力 。

总的来说，这项工作整合结构生物学，生物化学，细胞生物学和实验动物模型等一系列研究手段，首次构建了“单个蛋白分子→纤维丝→纳米簇→微米带”的完整组装路径，预组装的“纳米簇”可能是连接纳米尺度的分子组装与介观尺度的无膜细胞器结构的核心枢纽和基本单元。

同时，研究团队也提出，相变与相分离的协同调控可能是构建细胞介观尺度无膜结构的普遍策略。从 神经元细胞中的 突触带、轴突始段，到肌肉 细胞中的 Z 盘 和 成纤维细胞中的 黏着斑，众多 无膜细胞器 都可能遵循类似逻辑 —— 通过 有序层级组装决定结构，动态相分离赋予动态性，生物凝聚体利用其相变和相分离能力协同构建出动态变化、功能完备的无膜细胞器，赋予了细胞进行复杂生命活动的能力。

南方科技大学生命科学学院魏志毅课题组博士生刘杨、张明杰课题组博士后王续、蔡舒君课题组博士生郑天宇和魏志毅课题组研究副教授牛锋锋为论文的共同第一作者。南方科技大学生命科学学院魏志毅副教授、张明杰院士和蔡舒君助理教授为该论文的通讯作者。 香港科技大学生命科学部的刘凯教授为该研究中小鼠视网膜实验模型提供了支持。

原文链接：https://www.vita-journal.com/vita/EN/10.15302/vita.2026.05.0033

制版人： 十一

学术合作组织

（*排名不分先后）

战略合作伙伴

（*排名不分先后）

转载须知

【非原创文章】本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经作者的允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

点击主页推荐活动

关注更多最新活动！