近年來，真核細胞中的無膜細胞器的功能被廣泛關(guān)注，然而，迄今為止，無膜細胞器的融合和裂分是否可以被調(diào)控，又是怎樣被調(diào)控的依然未知。

針對這一疑問，張明杰院士團隊以突觸后致密區(qū)（PSD）為平臺對無膜細胞器的融合和裂分的調(diào)控進行研究，并于2024年1月18日在 Molecular Cell 發(fā)表題為 Phosphorylation-dependent membraneless organelle fusion and fission illustrated by postsynaptic density condensates 的研究論文，提示了SAPAP磷酸化調(diào)控PSD core和 PSD pallium 兩個無膜細胞器的融合和分離的分子機制。

我們有幸邀請到這篇文章的第一作者之一的吳顥瑋博士進行對話，除了深入了解一下顥瑋博士的最新研究成果，也想聽她說說在神經(jīng)科學領(lǐng)域top級別的戰(zhàn)略科學家團隊里做科研是怎樣的一種體驗。

是的，我們實驗室一直致力于研究PSD的可塑性。但是PSD體積小，只有在電鏡下才能夠看到PSD的結(jié)構(gòu)，這使得PSD的可塑性研究開展的十分困難。

在2018年的時候，我們實驗室在體外重構(gòu)了PSD，這給了我們一個可以在體外研究PSD可塑性的平臺。以這個平臺為基礎，我們開展了一系列的關(guān)于PSD中蛋白的功能的研究，例如Arc, Homer, SAPAP等等。

在我們對SAPAP的功能進行研究的時候意外的發(fā)現(xiàn)它對PSD聚集體具有調(diào)節(jié)作用，在無膜細胞器領(lǐng)域，對于無膜細胞器的融合和裂分是如何被調(diào)控的還知之甚少，因此我們想到了以PSD為平臺對無膜細胞器的融合和裂分的調(diào)控進行研究。

這讓我們聯(lián)想到了PSD中，PSD core 和 PSD pallium的融合和裂分。

我們發(fā)現(xiàn)在體外重構(gòu)的PSD中, 重構(gòu)的PSD core 和 PSD pallium之間的融合和裂分可以通過SAPAP的磷酸化調(diào)控。

當在體外重構(gòu)的PSD中加入沒有磷酸化的SAPAP后，PSD會自發(fā)的形成兩個相互分離的聚集體。而在加入磷酸化的SAPAP之后，兩個相互分離的聚集體則會融合到一起。

而且在小鼠中，我們發(fā)現(xiàn)SAPAP的磷酸化可以調(diào)控PSD core 和 PSD pallium之間的距離。

我們長期關(guān)注突觸中的支架蛋白。我們對于SAPAP的研究也已經(jīng)持續(xù)了十年以上。

我們之前的研究就發(fā)現(xiàn)SAPAP的磷酸化會導致其和上游蛋白PSD-95之間的相互作用增強100倍，這意味著SAPAP的磷酸化有著重要的生理功能。

而且SAPAP在體內(nèi)的PSD中位于PSD core和PSD pallium的交界處，這使得它的改變可能導致PSD core和PSD pallium之間的結(jié)構(gòu)變化。

在對小鼠腦片中PSD core和 PSD pallium的距離進行測量的時候，我們用到了STORM技術(shù)，需要對小鼠腦片進行免疫染色。然而，PSD的結(jié)構(gòu)非常的致密，導致我們在對PSD中的支架蛋白進行免疫染色的時候遇到了困難。

最后通過和我們的合作者的討論以及不斷地嘗試，減少腦片的固定時間和厚度解決了問題。

主要應用了ITC，minidawn的技術(shù)對SAPAP和它的上游蛋白PSD-95之間的相互作用進行了研究，應用共聚焦顯微鏡對相變的過程進行觀察，應用原代神經(jīng)元培養(yǎng)對SAPAP在神經(jīng)元中的功能進行了研究，應用STORM技術(shù)對小鼠腦片中的PSD core和PSD pallium 之間的距離進行了測量。

在進行小鼠大腦切片時，我們使用了RWD的冰凍切片機，它穩(wěn)定的控溫能力為我們能夠切出5μm的腦片做出了很大的貢獻。

其實我們之前也沒有接觸過其他品牌的冰凍切片機，基于對于RWD的信任，2022年我們實驗室添置第一臺冷凍切片機就選擇了RWD。

使用過之后發(fā)現(xiàn)RWD冰凍切片機的溫度保持還比較穩(wěn)定，溫度調(diào)控也比較快，而且售后的響應速度也及時，希望未來的工作中可以有機會使用到更多的優(yōu)秀的RWD產(chǎn)品。

在這篇文章中我們闡釋了SAPAP磷酸化對于無膜細胞器PSD core和 PSD pallium 融合和裂分的影響。未來，我們將進一步對SAPAP磷酸化對于小鼠行為的影響以及無膜細胞器融合和分離的其他調(diào)控機制進行研究。

我大學畢業(yè)之后就進入到了張明杰院士的實驗室學習，一直從事的是神經(jīng)元的突觸可塑性相關(guān)的研究。

在我的博士學習中，我的導師張明杰院士給了我很大的幫助，他總是與我們團隊里每一個學生一起討論各自的課題，解決課題中遇到的每一個困難，我覺得是非常難能可貴的。

在討論中，張老師敏銳的思維，對領(lǐng)域的深刻理解經(jīng)常讓我們的課題絕處逢生。張老師也為我們建立了一個溫暖而又有著濃厚科研氛圍的實驗室。

我和我的同學們每天都會相互討論最近實驗中的新發(fā)現(xiàn)和遇到的新困難，互相學習不同的技術(shù)，這為我們課題的推進提供了很大的幫助。

除了我的導師張老師，我的師兄陳旭棟也一直與我并肩作戰(zhàn)。我們的合作者華中科技大學魯友明團隊的同學們也與我們一起不斷地嘗試解決。

“溫暖而有著濃厚科研氛圍的實驗室”，這是顥瑋老師對他們團隊的評價。

我們常說實驗室是冰冷的，那里有冷冰冰的儀器，有算不完的數(shù)據(jù)，還有不知道推翻了多少次還得重來的“search”。科研當然不是坦途，實驗室雖然是記錄科研人淚水與汗水的小小世界，但它也是師生朋輩相互學習的科研搖籃。

我們相信，只要對科研初心如磐、堅持篤定，與團隊相互扶持，自有無限可能。

行穩(wěn)致遠，進而有為，瑞沃德祝愿顥瑋博士在追逐學術(shù)夢想的道路上一切順利，成果豐碩！也祝愿張明杰院士團隊創(chuàng)新不斷，科學探索之路更上一層樓！

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