研究发现，相分离具有以下七大功能：

快速响应：微环境变化可迅速触发凝聚或溶解，响应速度超过转录或翻译启动过程。

浓度缓冲：当蛋白质浓度过高时，多余分子进入凝聚体，避免毒性积累。

局部浓缩：在凝聚体中富集关键酶或底物，加速生化反应和信号传导。

隔离抑制：将关键组分隔离在凝聚体中，抑制反应发生，确保信号通路的精确调控。

选择性招募：凝聚体可选择性富集特定蛋白质和RNA，实现空间组织功能。

机械力产生：凝聚过程可产生机械力，参与细胞结构塑造。

过滤作用：凝聚体可作为选择性屏障，例如核孔复合体。

图1 生物分子凝聚体的初始功能库

（Alberti S, Gladfelter A, Mittag T. Cell. 2019;176(3):419-434.）

正是这些多样化的功能，使相分离成为细胞组织生命活动的重要策略。然而，当这一精妙机制失调时，疾病便随之而来。

研究者提出了一个简洁的框架：“相分离增益”与“相分离丧失”均可导致疾病发生。“增益”指在基因突变、异常修饰或压力条件下，分子获得额外相分离能力，导致凝聚体过度形成或发生不可逆的液-固转变。“丧失”则指原有的生理性相分离能力部分或完全丧失，导致凝聚体无法正常形成。

图2 相分离的增益与丧失及其与疾病潜在关联

（Ding M, Xu W, Pei G, Li P. Protein Cell. 2024 Jul 1;15(7):475-492.）

这一框架在神经退行性疾病中尤为突出：

图3 神经退行性疾病伴异常相分离

（Ding M, Xu W, Pei G, Li P. Protein Cell. 2024 Jul 1;15(7):475-492.）

在肿瘤中，相分离增益和丧失同样发挥关键作用：

图4 异常相分离与癌症

（Ding M, Xu W, Pei G, Li P. Protein Cell. 2024 Jul 1;15(7):475-492.）

在感染性疾病中，病毒也利用相分离作为“军备竞赛”的策略。许多RNA病毒利用自身蛋白（通常富含内在无序区）劫持宿主细胞资源，通过相分离形成无膜的“病毒工厂”或“包涵体”。例如，狂犬病毒的N和P蛋白组装成液态内基氏小体作为病毒工厂；SARS-CoV-2的核衣壳蛋白与病毒基因组RNA形成凝聚体。同时，宿主细胞也利用相分离进行免疫防御。例如，DNA感受器cGAS识别病原DNA后发生相分离，高效催化cGAMP合成，激活抗病毒免疫；应激颗粒也能隔离病毒RNA，抑制病毒复制。

图5 病毒感染过程中的相分离紊乱

（Ding M, Xu W, Pei G, Li P. Protein Cell. 2024 Jul 1;15(7):475-492.）

鉴于相分离异常与多种疾病密切相关，靶向相分离凝聚体正成为治疗新策略。目前的治疗策略主要有：

❶ 靶向“控制器”：通过调节上游翻译后修饰酶来间接纠正相分离。

❷ 靶向“驱动器”：直接筛选小分子以调节相分离过程。例如，利用可视化模型筛选出能减少应激颗粒蛋白聚集的化合物；通过DropScan平台筛选出能有效调节异常相分离的抗癌药物。

❸ 靶向凝聚物本身：利用小分子直接分配到病理性凝聚物中，改变其物理性质或组成。但这一策略面临特异性挑战，需避免影响功能性凝聚物。

图6 针对癌症中生物分子相分离的治疗策略

（Hu L, Huang Z, Liu Z, Zhang Y. Mol Cancer. 2025 Aug 23;24(1):220.）

目前常用的相分离研究手段包括：

生物信息学预测：通过序列分析预测内在无序区及相分离倾向。

激光共聚焦成像：观察细胞内凝聚体的形成与动态。

体外蛋白纯化与重构：在试管中重建相分离，验证机制。

荧光漂白恢复（FRAP）：检测凝聚体的流动性和动态性。

光遗传学CRY2系统：利用蓝光控制蛋白聚集，实时诱导相分离。

图19 识别或研究 LLPS 的方法

（Wang B, Zhang L, Dai T, et al. Signal Transduct Target Ther. 2021;6(1):290.）

然而，这些方法也存在局限。荧光漂白恢复的恢复时间在不同研究中差异很大。体外实验条件与生理环境差异较大，结论需谨慎外推。

十七年前，我们刚刚知道液液相分离的存在；现在，我们不仅想看见它，还想测量它、预测它、干预它。靶向“液滴”正在成为癌症、神经退行性疾病等治疗的新曙光。而在这场探索之旅中，一个强大的盟友正在加入——蛋白质组学。

如果说相分离研究告诉我们细胞内有“液滴”存在，那么蛋白质组学要回答的是：这些液滴里到底有什么？不同液滴的成分有何差异？在疾病状态下，液滴的“配方”发生了怎样的改变？

传统的相分离研究往往聚焦于单个或少数几个蛋白，但真实情况要复杂得多——一个凝聚体内可能包含成百上千种蛋白质和核酸分子。它们的组成决定了液滴的功能、动态和病理倾向。这正是蛋白质组学可以大显身手的领域。

近年来，随着邻近标记技术（如APEX、BioID）的发展，科学家已经能够在活细胞中标记并富集特定凝聚体的邻近蛋白，再通过质谱鉴定其组成。这意味着，我们不再仅仅凭借“看”来判断液滴里有什么，而是可以像做化学分析一样，精确解析凝聚体的“成分表”。

相分离与蛋白质组学，正在开启以下几个前沿方向：

❶ 绘制“凝聚体组”图谱：不同细胞类型、不同生理条件下，细胞内会形成哪些凝聚体？它们由哪些蛋白组成？这些蛋白之间如何互作？蛋白质组学正在帮助我们建立一张动态的“细胞凝聚体地图”。

❷ 解析疾病中的“液滴病变”：在神经退行性疾病或肿瘤中，病理性凝聚体的组成与生理性液滴有何不同？通过比较正常与疾病状态下的凝聚体蛋白组，我们可以发现疾病的关键驱动分子，甚至找到新的药物靶点。

❸ 发现“相分离密码”：蛋白质组学数据结合生物信息学分析，可以帮助我们总结哪些蛋白特征（如内在无序区、特定结构域组合）更容易驱动相分离。这不仅能预测新的相分离蛋白，还能揭示相分离的进化保守性和细胞类型特异性。

❹ 监测药物干预效果：当我们用小分子药物靶向病理性凝聚体时，凝聚体的组成是否发生变化？哪些蛋白被“驱逐”出液滴，哪些被“招募”进来？蛋白质组学提供了一种系统评估药物效应的手段。

这些方向正在推动相分离研究从定性观察走向定量解析，从“看现象”走向“解本质”。

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