中科院院士张明杰团队揭示无膜细胞器融合和裂变磷酸化调控机制

我们了解到张院士团队一直都聚焦在突触中相分离的研究，而且早在8年前就首次发现了PSD蛋白质复合体相分离现象，这对许多神经系统疾病的发病机理还是提供了非常重要的理论依据。可以谈谈这次的课题又是在怎样的基础上开展的吗？

是的，我们实验室一直致力于研究PSD的可塑性。但是PSD体积小，只有在电镜下才能够看到PSD的结构，这使得PSD的可塑性研究开展的十分困难。

在2018年的时候，我们实验室在体外重构了PSD，这给了我们一个可以在体外研究PSD可塑性的平台。以这个平台为基础，我们开展了一系列的关于PSD中蛋白的功能的研究，例如Arc, Homer, SAPAP等等。

在我们对SAPAP的功能进行研究的时候意外的发现它对PSD聚集体具有调节作用，在无膜细胞器领域，对于无膜细胞器的融合和裂分是如何被调控的还知之甚少，因此我们想到了以PSD为平台对无膜细胞器的融合和裂分的调控进行研究。

这让我们联想到了PSD中，PSD core 和 PSD pallium的融合和裂分。

那可以简单介绍一下这篇文章的研究成果吗？

我们发现在体外重构的PSD中, 重构的PSD core 和 PSD pallium之间的融合和裂分可以通过SAPAP的磷酸化调控。

当在体外重构的PSD中加入没有磷酸化的SAPAP后，PSD会自发的形成两个相互分离的聚集体。而在加入磷酸化的SAPAP之后，两个相互分离的聚集体则会融合到一起。

而且在小鼠中，我们发现SAPAP的磷酸化可以调控PSD core 和 PSD pallium之间的距离。

支架蛋白有非常多的种类，您刚刚所提到的SAPAP这个蛋白特殊在哪里呢？

我们长期关注突触中的支架蛋白。我们对于SAPAP的研究也已经持续了十年以上。

我们之前的研究就发现SAPAP的磷酸化会导致其和上游蛋白PSD-95之间的相互作用增强100倍，这意味着SAPAP的磷酸化有着重要的生理功能。

而且SAPAP在体内的PSD中位于PSD core和PSD pallium的交界处，这使得它的改变可能导致PSD core和PSD pallium之间的结构变化。

刚刚有提到您所在的科研团队其实在很早之前就已经开始相关的课题研究，那在这次的研究过程中有没有碰到过什么难点？又是如何解决的呢？

在对小鼠脑片中PSD core和 PSD pallium的距离进行测量的时候，我们用到了STORM技术，需要对小鼠脑片进行免疫染色。然而，PSD的结构非常的致密，导致我们在对PSD中的支架蛋白进行免疫染色的时候遇到了困难。

最后通过和我们的合作者的讨论以及不断地尝试，减少脑片的固定时间和厚度解决了问题。

在这篇文章中您主要用到的实验技术有哪些？可以跟我们简单介绍下您的研究方法或者研究工具吗？

主要应用了ITC，minidawn的技术对SAPAP和它的上游蛋白PSD-95之间的相互作用进行了研究，应用共聚焦显微镜对相变的过程进行观察，应用原代神经元培养对SAPAP在神经元中的功能进行了研究，应用STORM技术对小鼠脑片中的PSD core和PSD pallium 之间的距离进行了测量。

在进行小鼠大脑切片时，我们使用了RWD的冰冻切片机，它稳定的控温能力为我们能够切出5μm的脑片做出了很大的贡献。

非常感谢老师对瑞沃德冰冻切片机的的认可，很好奇老师为什么会选择了瑞沃德冰冻切片机产品呢？

其实我们之前也没有接触过其他品牌的冰冻切片机，基于对于RWD的信任，2022年我们实验室添置第一台冷冻切片机就选择了RWD。

使用过之后发现RWD冰冻切片机的温度保持还比较稳定，温度调控也比较快，而且售后的响应速度也及时，希望未来的工作中可以有机会使用到更多的优秀的RWD产品。

我们会持续精进，希望能在未来为老师的研究提供更多的助力！回到这次的研究中，就您目前的研究结果来看，您觉得未来还有哪些重要的问题值得继续探讨呢？

在这篇文章中我们阐释了SAPAP磷酸化对于无膜细胞器PSD core和 PSD pallium 融合和裂分的影响。未来，我们将进一步对SAPAP磷酸化对于小鼠行为的影响以及无膜细胞器融合和分离的其他调控机制进行研究。

早有听闻您的导师张明杰院士是生命科学领域了不起的风云人物，不仅在权威期刊发表过150篇高质量论文，其中多篇在《Cell》、《Science》等顶级杂志上发表，而且他培育的多名学生已在世界各地拥有了独立科研队伍。可以和我们谈谈张院士在您的科研生涯中给您带来了什么样的影响吗？在这样的团队里做科研是怎样的一种体验呢？

我大学毕业之后就进入到了张明杰院士的实验室学习，一直从事的是神经元的突触可塑性相关的研究。

在我的博士学习中，我的导师张明杰院士给了我很大的帮助，他总是与我们团队里每一个学生一起讨论各自的课题，解决课题中遇到的每一个困难，我觉得是非常难能可贵的。

在讨论中，张老师敏锐的思维，对领域的深刻理解经常让我们的课题绝处逢生。张老师也为我们建立了一个温暖而又有着浓厚科研氛围的实验室。

我和我的同学们每天都会相互讨论最近实验中的新发现和遇到的新困难，互相学习不同的技术，这为我们课题的推进提供了很大的帮助。

除了我的导师张老师，我的师兄陈旭栋也一直与我并肩作战。我们的合作者华中科技大学鲁友明团队的同学们也与我们一起不断地尝试解决。