物理学家研究细胞中活性蛋白液滴的动力学

油和水的相分离是自然界普遍存在的过程的典型示例，其中混合物分离成它们的组成部分。科学家们还反复发现细胞中的生物分子液滴源自蛋白质和核酸的相分离。这些液滴在细胞中发挥着各种重要作用，例如，它们为化学反应创造局部环境，并负责细胞分裂过程中蛋白质在细胞中的定位。

由LMU物理学家ErwinFrey教授领导的一个团队现在研究了酶液滴的行为，并预测它们可以在细胞中显示出定向自推进。该研究发表在《物理评论快报》杂志上。

在处于热平衡的热力学系统中，大液滴的生长以小液滴为代价，从而使许多液滴处于不稳定状态。相比之下，在细胞中，多项研究表明，液滴通常会因能量流入而失去平衡。“这导致了大量新现象，”弗雷说。他和他的团队一起研究了由催化蛋白质之间化学反应的酶组成的液滴的机制。使用最小模型，研究人员能够证明这些酶液滴可以直接自我推进，并且在封闭域中，它们以定向方式移动到中心。

“这种特性类似于蛋白质液滴在原核生物(细菌)中找到细胞中间并可以控制正确细胞分裂的机制，”Frey说。然而，在其他条件下，液滴根据其大小也可以分裂，从而导致多个液滴稳定共存。“这与人们在热平衡中所期望的动力学形成鲜明对比，”弗雷说。“我们的结果强调了化学反应在液滴形成中的作用，代表了一个广泛且非常活跃的研究领域。”

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