國產頂刊Vita：魏志毅/張明杰/蔡舒君等揭示揭示無膜細胞器的組裝與調控新機制——相變搭建骨架，相分離提供柔性

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

功能多樣的介觀尺度（Mesoscale，也叫做中尺度，指介于宏觀和微觀之間的尺度）分子裝置在細胞中廣泛存在。然而，人們對介觀尺度細胞裝置如何形成和調控，仍知之甚少。

突觸帶（Synaptic ribbon）于六十多年前被發現，是一種特殊類型的突觸前膜活性區，存在于視網膜感光細胞和內耳毛細胞等感覺神經元的突觸中。突觸帶作為一種介觀尺度分子組裝體，具有顯著的可塑性，能夠根據光或聲音動態調整其大小和形狀。例如小鼠等夜行動物的視網膜突觸帶會經歷光依賴性結構重塑，在黑暗環境中，感光細胞的突觸帶會擴大，以改善在黑暗中的視力；而在日光下，感光細胞的突觸帶會收縮，以降低感光細胞的敏感度。然而，控制這種光依賴性突觸帶的介觀尺度重塑的機制，目前尚不清楚。

2026 年 5 月 18 日，南方科技大學魏志毅副教授、張明杰院士、蔡舒君助理教授作為共同通訊作者（劉楊、王續、鄭天宇、牛鋒鋒為論文共同第一作者），在Vita期刊發表了題為：Coordinated phase separation and phase transition underlie synaptic ribbon condensate formation and plasticity 的研究論文。

該研究解析了視網膜突觸帶（Synaptic ribbon）結構的層級式組裝機制，揭示了相分離和相變的協同作用是突觸帶凝聚體形成以及可塑性的基礎，證明了納米級蛋白質寡聚體的相分離和相分離相結合能夠構建出介觀尺度的功能性細胞裝置。

什么是突觸帶？

突觸帶（Synaptic ribbon）是感覺神經元（例如視網膜感光細胞、內耳毛細胞等）中的一種特殊結構。它就像一個微米級的“工作平臺”，能夠根據光線或聲音的強弱動態調整自己的大小和形狀。

在黑暗環境中，突觸帶會擴大自己的體積，讓更多神經遞質囊泡停靠，從而增強信號傳遞，幫助動物在弱光下看得更清楚。相反，在強光下，突觸帶會收縮，降低感光細胞的敏感性。這種神奇的可塑性讓科學家們著迷了六十多年。

RIBEYE：突觸帶的“建筑師”

突觸帶的形成完全依賴于一種名為RIBEYE的蛋白質，該蛋白只在形成小狀突觸的神經元中特異性表達，是一種核轉錄共抑制因子的剪接變體。它就像一位建筑師，能夠通過兩種不同的方式構建結構——

有序相變：RIBEYE 的 SAM 結構域和 B 結構域各自形成納米級的螺旋細絲，這些細絲通過精確的相互作用組裝成堅固的帶狀骨架。

無序相分離：RIBEYE 的 N 端有一段內在無序區域（IDR），這段區域像“軟膠”一樣，通過液-液相分離（LLPS）使整個結構保持一定的流動性和柔韌性。

突觸帶組裝機制

研究團隊通過冷凍電鏡和冷凍電子斷層掃描技術，首次在分子水平上揭示了突觸帶的組裝機制——

1、細絲編織：RIBEYE 的 SAM 結構域形成直徑約 6 納米的細絲，B 結構域形成另一種細絲，兩者像經緯線一樣交織在一起。

2、層級組裝：這些納米細絲進一步側向堆疊，形成片層結構，多個片層平行排列，最終構建出完整的突觸帶。

3、動態平衡：IDR 區域通過 π-π 相互作用驅動相分離，防止細絲過度生長和硬化，使整個結構保持“剛柔并濟”的特性。

突觸帶組裝機制

生理調節：讓突觸帶“能屈能伸”

值得注意的是，這種組裝過程受到調控因子的精確控制——Piccolino和CtBP1等蛋白質可以雙向調控 RIBEYE 凝聚物的大小和形狀——

• Piccolino 通過結合其 B 結構域，促進相分離，使突觸帶更“柔軟”；

• CtBP1 則通過競爭性結合，調節相變過程。

這種調控機制直接將突觸帶的結構可塑性與功能適應性聯系起來，解釋了為什么突觸帶能夠根據環境變化智能調整。

RIBEYE 介導的相變和相分離在視網膜突觸帶可塑性組裝和重塑中的作用

超越突觸帶：細胞器組裝的新范式

這項研究的意義遠不止于理解突觸帶，它還揭示了一種普適性的細胞器組裝原理：通過納米蛋白寡聚體的相分離和相變協同作用，構建介觀尺度（Mesoscale）的功能細胞裝置。

這種“相變搭建骨架，相分離提供柔性”的雙重機制，可能廣泛存在于其他無膜細胞器中，例如神經元軸突起始段、細胞黏著斑、肌肉 Z 盤等。

未來展望

這項研究不僅解決了突觸帶形成機制的長期謎題，更為理解細胞如何通過分子凝聚體構建復雜功能結構提供了全新視角。未來，科學家們可以借鑒這一原理，設計人工生物材料，甚至開發針對相關疾病的新療法。

從視網膜到內耳，從細胞骨架到肌肉收縮，相分離與相變的巧妙組合正在重新定義我們對細胞組織方式的理解。這不僅是結構生物學的突破，更是向理解生命自組裝奧秘邁出的重要一步。

論文鏈接：

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