客体分子在DNA液滴结构中搭载完美波形传导——合成生物学领域重大突破

分子通常通过简单扩散在液体中分布。例如，将蓝色染料加入一杯水中时，染料会逐渐在液体中分散，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。"分子以违背传统模型的结构化受控方式运动，表现为分子波或移动边界的形式，"主导该研究项目的美因茨大学(JGU)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，这些液滴在生物细胞中存在对应体，细胞能利用类似凝聚体编排复杂的生化过程而无需膜结构。"我们的人工合成液滴因此成为绝佳模型系统，可用于模拟自然过程并深化理解，"Chen强调道。研究人员向液滴中引入了特殊设计的'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特殊运动模式，部分源于添加的DNA与液滴中现有DNA基于锁钥原理的结合方式。这使得周围材料密度降低且不再固定，从而局部形成膨胀的动态状态。Chen补充道："在化学键合、物质转化和可编程DNA相互作用的驱动下，这种高度浓缩的明确前沿持续以线性方式向前推进。这在软物质领域属于全新现象。"

理解细胞过程的新基础

这些发现不仅有助于深化对软物质物理特性的理解，更能增进对细胞内化学过程的认识。"这可能是拼图中缺失的关键部分，最终将揭示细胞如何在分子层面调控信号和组织过程，"Walther阐述道。该发现对神经退行性疾病的治疗也具重要意义——这类疾病中蛋白质会从细胞核迁移至细胞质形成凝聚体。随着凝聚体老化，它们会从动态状态转变为更稳定状态，并形成有害的原纤维。"完全可以设想，借助我们的新发现或许能影响这些老化进程，长远来看可能催生治疗神经退行性疾病的全新方法，"Walther总结道。