科学家在DNA液滴内发现了一种未知的分子运动模式：客体分子并非随机扩散，而是以有序波的形式推进。这项突破性发现为理解细胞如何在不依赖细胞膜的情况下组织内部过程提供了新视角。研究团队通过可定制的DNA凝聚体作为实验模型，揭示了分子波如何通过精确的DNA相互作用形成。该发现不仅可能革新我们对细胞信号传导的认知，更可能通过调控衰老细胞内分子行为，为治疗阿尔茨海默病等神经退行性疾病奠定理论基础。
通常，分子通过简单扩散作用分布在液体中。例如，若将蓝色染料加入一杯水中，染料会在液体中逐渐分散，形成柔和模糊的色阶。然而，在DNA液滴中观察到的客体分子行为却截然不同。"这些分子以结构化且受控的方式运动，与传统模式相反，其表现形式看似分子波或移动边界，"主导该研究项目的美因茨大学化学系Andreas Walther教授解释道。
研究团队使用由数千条独立DNA链组成的液滴，这种结构也被称为生物分子凝聚体。特别值得关注的是，借助DNA结构及盐浓度等参数可精确调控液滴特性。此外，这类液滴在生物细胞中存在对应物——细胞无需细胞膜即可利用类似凝聚体来组织复杂生化过程。"我们的人工合成液滴因此成为绝佳模型系统，可模拟自然过程并深化对其理解，"Chen强调道。研究人员向液滴中引入特殊设计的'客体'DNA链，这些链能特异性识别液滴内部结构并与之结合。据团队称，首次观测到的客体分子奇特运动部分源于：外源DNA与液滴内DNA基于钥匙锁原理结合，导致周围物质密度降低且脱离固定位置，从而局部形成膨胀的动态状态。Chen补充道："在化学结合、物质转换和可编程DNA相互作用的驱动下，高度浓缩的明确前沿持续线性推进——这在软物质领域是全新现象。"
理解细胞过程的新基础
该发现不仅有助于深入理解软物质物理学，更能提升对细胞内化学过程的认知。"这可能是揭示细胞如何在分子层面调控信号和组织过程的关键拼图之一，"Walther指出。该发现对神经退行性疾病治疗也具重要意义——此类疾病中蛋白质从细胞核迁移至细胞质形成凝聚体，随凝聚体老化会从动态状态转为更稳定状态并形成致病性原纤维。"完全有可能基于这些新发现找到影响老化进程的方法，长远来看或可催生神经退行性疾病的全新疗法，"Walther总结道。