生物大分子的液-液相分離（LLPS）對細胞內(nèi)和細胞外的生理過程均有重要調控作用。彈性蛋白（elastin）是細胞外基質（ECM）中關鍵結構蛋白之一，其強韌凝膠狀結構的形成需通過單體蛋白相分離驅動的凝聚物組裝及后續(xù)相轉變來完成。這些高度有序的基質蛋白可以提供細胞剛性粘附位點，并與多糖等柔性基質成分協(xié)同構建具有高度細胞適應性的非均質網(wǎng)絡，從而指導包括鋪展、增殖及力學感知在內(nèi)的多種細胞行為。然而由于ECM多組分參與、多步驟組裝的復雜性，當前人工合成基質難以有效模擬其天然結構及生物物理屬性。
受原彈性蛋白（tropoelastin）結構及組裝過程啟發(fā)，華南理工大學生物醫(yī)學科學與工程學院邊黎明教授團隊設計開發(fā)了一種由交替排列的疏水域和交聯(lián)域構成的簡約模型。類似于tropoelastin的疏水自凝聚行為，該模型的疏水基團可引發(fā)凝聚液滴的形成；通過調控疏水基團的數(shù)量和相互作用強度，此模型可實現(xiàn)從液滴到宏觀成熟凝聚體的精準調控；隨后，通過觸發(fā)模型中交聯(lián)域的共價鍵合可實現(xiàn)由凝聚相向凝膠相的定向相轉變，并以非均質凝膠網(wǎng)絡的形式穩(wěn)定相分離結構，上述過程類似原彈性蛋白的凝聚組裝和共價交聯(lián)介導的纖維凝膠化過程。更重要的是，利用該體系的可控液液相分離及定向相轉變特性，構建了剛性域和柔性域相互嵌套的微米級非均質仿生結構，其能夠加速干細胞的粘附、鋪展和力學感知能力。
圖1.受細胞外基質結構蛋白啟發(fā)，作者開發(fā)的能夠模擬ECM時空組裝過程及其相關生物物理特性的簡約可控組裝模型。
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謝憲博士和李天杰博士，文章通訊作者為香港中文大學王一教授，華南理工大學生物醫(yī)學科學與工程學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年獲聘教育部長江學者特聘教授，入職華南理工大學生物醫(yī)學科學與工程學院，現(xiàn)任學院副院長。邊教授長期致力于發(fā)展先進納米材料與水凝膠材料在生物醫(yī)學領域的應用，并且逐漸建立了從基礎材料學，生物醫(yī)學研究到醫(yī)療應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術期刊發(fā)表多篇論文，相關詳細內(nèi)容可查閱邊教授實驗室網(wǎng)站：https://www.x-mol.com/groups/bian_lab
