2023年10月18日，英国剑桥MRC分子生物学实验室Emmanuel Derivery和JohnO’ Neill团队与伦敦帝国理工学院的Rachel Edgar团队在Nature上发表题为Macromolecular condensation buffers intracellular water potential的文章。该研究发现了一种新机制：涉及蛋白质凝聚和水分子重新分布的亚细胞尺度相变可以实现如此快速的响应。
在细胞质等高浓度大分子溶液中，研究人员发现温度的微小变化会极大地影响水势，而渗透强度的相反变化则会抵消水势的变化。温度和渗透强度的这种双重性使研究人员能够简单地操纵溶剂热力学，防止细胞在极冷或极热冲击后死亡。在生理学上，细胞必须在温度、压力和渗透强度不断波动的情况下维持其活动，而温度、压力和渗透强度在几秒钟内就会影响水的供应。然而，已有的水分平衡机制的作用时间尺度要慢得多；因此，他们推测存在一种快速补偿反应。
该研究发现，这种功能是通过水势驱动的大分子组装变化来实现的，尤其是内在无序蛋白质的生物分子缩聚。生物分子缩聚物的形成和溶解分别释放和捕获自由水，迅速抵消水势的热扰动或渗透扰动，从而在细胞质中起到稳健的缓冲作用。研究结果表明，生物分子凝结是一种内在的生物物理反馈反应，可迅速补偿细胞内的渗透和热波动。研究人员认为，在浓缩的细胞质中保持水的可用性是蛋白质（失序）和功能的一个被忽视的进化驱动因素。
这些研究脉络将进一步定义自由水被冷凝物缓冲的机制，即使在压力下也能保持生物体的活力，并将有助于解释微妙的生化和渗透平衡。接下来的步骤有望成为该领域工作的一个令人兴奋的阶段。
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