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(xué)領(lǐng)域top級別的戰(zhàn)略科學(xué)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(chǔ)，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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)用共聚焦顯微鏡對相變的過程進行觀察，應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(xué)畢業(yè)之后就進入到了張明杰院士的實驗室學(xué)習(xí)，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(xué)習(xí)中，我的導(dǎo)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(xué)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(xué)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(xué)習(xí)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(dǎo)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(xué)魯友明團隊的同學(xué)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(xué)習(xí)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(xué)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(xué)探索之路更上一層樓！

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