国产顶刊Vita：魏志毅/张明杰/蔡舒君等揭示揭示无膜细胞器的组装与调控新机制——相变搭建骨架，相分离提供柔性

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

功能多样的介观尺度（Mesoscale，也叫做中尺度，指介于宏观和微观之间的尺度）分子装置在细胞中广泛存在。然而，人们对介观尺度细胞装置如何形成和调控，仍知之甚少。

突触带（Synaptic ribbon）于六十多年前被发现，是一种特殊类型的突触前膜活性区，存在于视网膜感光细胞和内耳毛细胞等感觉神经元的突触中。突触带作为一种介观尺度分子组装体，具有显著的可塑性，能够根据光或声音动态调整其大小和形状。例如小鼠等夜行动物的视网膜突触带会经历光依赖性结构重塑，在黑暗环境中，感光细胞的突触带会扩大，以改善在黑暗中的视力；而在日光下，感光细胞的突触带会收缩，以降低感光细胞的敏感度。然而，控制这种光依赖性突触带的介观尺度重塑的机制，目前尚不清楚。

2026 年 5 月 18 日，南方科技大学魏志毅副教授、张明杰院士、蔡舒君助理教授作为共同通讯作者（刘杨、王续、郑天宇、牛锋锋为论文共同第一作者），在Vita期刊发表了题为：Coordinated phase separation and phase transition underlie synaptic ribbon condensate formation and plasticity 的研究论文。

该研究解析了视网膜突触带（Synaptic ribbon）结构的层级式组装机制，揭示了相分离和相变的协同作用是突触带凝聚体形成以及可塑性的基础，证明了纳米级蛋白质寡聚体的相分离和相分离相结合能够构建出介观尺度的功能性细胞装置。

什么是突触带？

突触带（Synaptic ribbon）是感觉神经元（例如视网膜感光细胞、内耳毛细胞等）中的一种特殊结构。它就像一个微米级的“工作平台”，能够根据光线或声音的强弱动态调整自己的大小和形状。

在黑暗环境中，突触带会扩大自己的体积，让更多神经递质囊泡停靠，从而增强信号传递，帮助动物在弱光下看得更清楚。相反，在强光下，突触带会收缩，降低感光细胞的敏感性。这种神奇的可塑性让科学家们着迷了六十多年。

RIBEYE：突触带的“建筑师”

突触带的形成完全依赖于一种名为RIBEYE的蛋白质，该蛋白只在形成小状突触的神经元中特异性表达，是一种核转录共抑制因子的剪接变体。它就像一位建筑师，能够通过两种不同的方式构建结构——

有序相变：RIBEYE 的 SAM 结构域和 B 结构域各自形成纳米级的螺旋细丝，这些细丝通过精确的相互作用组装成坚固的带状骨架。

无序相分离：RIBEYE 的 N 端有一段内在无序区域（IDR），这段区域像“软胶”一样，通过液-液相分离（LLPS）使整个结构保持一定的流动性和柔韧性。

突触带组装机制

研究团队通过冷冻电镜和冷冻电子断层扫描技术，首次在分子水平上揭示了突触带的组装机制——

1、细丝编织：RIBEYE 的 SAM 结构域形成直径约 6 纳米的细丝，B 结构域形成另一种细丝，两者像经纬线一样交织在一起。

2、层级组装：这些纳米细丝进一步侧向堆叠，形成片层结构，多个片层平行排列，最终构建出完整的突触带。

3、动态平衡：IDR 区域通过 π-π 相互作用驱动相分离，防止细丝过度生长和硬化，使整个结构保持“刚柔并济”的特性。

突触带组装机制

生理调节：让突触带“能屈能伸”

值得注意的是，这种组装过程受到调控因子的精确控制——Piccolino和CtBP1等蛋白质可以双向调控 RIBEYE 凝聚物的大小和形状——

• Piccolino 通过结合其 B 结构域，促进相分离，使突触带更“柔软”；

• CtBP1 则通过竞争性结合，调节相变过程。

这种调控机制直接将突触带的结构可塑性与功能适应性联系起来，解释了为什么突触带能够根据环境变化智能调整。

RIBEYE 介导的相变和相分离在视网膜突触带可塑性组装和重塑中的作用

超越突触带：细胞器组装的新范式

这项研究的意义远不止于理解突触带，它还揭示了一种普适性的细胞器组装原理：通过纳米蛋白寡聚体的相分离和相变协同作用，构建介观尺度（Mesoscale）的功能细胞装置。

这种“相变搭建骨架，相分离提供柔性”的双重机制，可能广泛存在于其他无膜细胞器中，例如神经元轴突起始段、细胞黏着斑、肌肉 Z 盘等。

未来展望

这项研究不仅解决了突触带形成机制的长期谜题，更为理解细胞如何通过分子凝聚体构建复杂功能结构提供了全新视角。未来，科学家们可以借鉴这一原理，设计人工生物材料，甚至开发针对相关疾病的新疗法。

从视网膜到内耳，从细胞骨架到肌肉收缩，相分离与相变的巧妙组合正在重新定义我们对细胞组织方式的理解。这不仅是结构生物学的突破，更是向理解生命自组装奥秘迈出的重要一步。

论文链接：

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