支架蛋白的相分离调节微生物不对称细胞分裂

通过在相反的细胞极极化不同的细胞命运决定因素，产生不同子细胞的不对称细胞分裂(ACD)是一种进化上保守的机制，可在真核生物和原核生物中产生细胞多样性。

细胞极处支架信号中枢的极化构成了ACD的基础。然而，极性信号复合物的生物分子基础和调控机制在很大程度上还不清楚。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院赵伟教授课题组提出，新细胞极中的极性细胞器发育支架蛋白PodJ通过相分离形成具有生理功能的生物分子凝聚体,这有助于建立和调节细菌细胞的不对称性。

该研究于11月23日发表在NatureCommunications上。

作为研究细菌ACD的成熟模型，Caulobactercrescentus在每个细胞周期中产生一个活动的swarmer细胞和一个无柄的有柄细胞。在细胞分裂前阶段，支架PodJ对新极信号蛋白的极化协调调节一组下游信号蛋白的磷酸化水平，从而决定C.crescentus的细胞命运。

研究人员发现，相分离在C.crescentusPodJ信号转导中枢组装中起着至关重要的作用。PodJ在体外和体内形成生物分子凝聚物。PodJ中的卷曲螺旋4-6区域或本质上无序的区域都可以介导PodJ相分离。此外，发现两个相分离相关结构域都参与招募客户信号蛋白，表明PodJ的相分离在功能上有助于形成PodJ-客户复合体。

此外，观察到旧细胞极支架蛋白SpmX对PodJ相分离的负调节。SpmX在体外抑制PodJ凝结物形成并促进PodJ凝结物老化。在活细胞中，发现SpmX阻碍了PodJ的细胞极积累和客户招募，表明它可能参与了新旧细胞极重塑。

“结果表明，相分离调节了C.crescentus支架信号中枢的组装和动力学，”该研究的通讯作者赵伟教授说。“它可以作为组装支架信号复合物和调节ACD的通用生物物理学方法。类似的方法可用于人工细胞器和其他无膜生物催化室的合理工程。”