8月12日，Science期刊以長文形式在線發(fā)表了劉默芳研究組與附屬新華醫(yī)院普外科/上海市膽道疾病研究重點實驗室黃旲研究組合作完成題為“LLPS of FXR1 drives spermiogenesis by activating translation of stored mRNAs”的研究論文，并配發(fā)了法國生物化學家Martine Simonelig教授團隊撰寫的題為“Translation, the bright side of phase separation”的評論，該評論特別指出，雖然在發(fā)育過程中RNP顆粒的動態(tài)變化已經被描述，但這些顆粒的形成如何發(fā)揮體內生物功能仍然是一個主要的挑戰(zhàn)。這項研究是解決這一問題的一個重要進展。
劉默芳團隊以小鼠為模式動物發(fā)現，一個RNA結合蛋白FXR1在小鼠睪丸中特異性高表達，并且大量出現在后期精子細胞的蛋白質翻譯機器中。在生殖細胞中敲除Fxr1基因后，小鼠睪丸中與FXR1結合的mRNA翻譯活性降低、蛋白表達明顯減少。進一步研究發(fā)現，FXR1與多個翻譯相關因子存在相互作用，而且在體內和體外都可形成一種動態(tài)且可招募大量mRNA的液滴結構。這種液滴結構的形成過程叫做液液相分離，是一種廣泛存在于細胞中的現象。因此，研究人員推測，FXR1可能通過液液相分離形成上述液滴結構，進而參與mRNA的翻譯激活過程。
黃旲團隊通過一系列實驗，證明了FXR1在體外具有液液相分離的性質，并且RNA能夠促進FXR1的體外相分離。這種類型的液滴通常是某種關鍵生物大分子（如蛋白質或核酸）達到一定濃度時，協同其他蛋白質或核酸一起濃縮形成的相對獨立于周圍環(huán)境的液滴結構。破壞FXR1的液滴形成能力將導致mRNA翻譯活性降低。該研究揭示了FXR1液液相分離介導的mRNA翻譯激活新機制，特別有助于進一步認識復雜的翻譯激活進程，也有可能為臨床進一步診斷和治療提供理論依據。
近年來，由相分離形成的無膜細胞器被發(fā)現廣泛存在于真核細胞中，可能通過富集蛋白質和/或核酸實現特定細胞過程的時空控制，其中最為典型的例子就是由RNA與RNA結合蛋白組成的核糖核蛋白（RNP）顆粒。尤其是，這類RNP顆粒普遍存在于生殖細胞中，被稱為生殖顆粒（germ granules），是生殖細胞儲存“休眠”mRNA的重要場所，但對生殖顆粒內mRNA如何被激活翻譯還知之甚少。此項研究證明FXR1 mRNP顆粒與翻譯激活相關是一個新發(fā)現，尤其是大多數RNP顆粒都被認為是翻譯抑制場所。此外，該發(fā)現證明相分離在體內具有重要生理功能，將在相分離領域產生廣泛影響。
分子細胞卓越中心康俊炎博士、溫澤博士、博士生潘舵和鐘艾，附屬新華醫(yī)院普外科/上海市膽道疾病研究重點實驗室張玉涵博士，分子細胞卓越中心李慶博士和武漢大學博士生于興海為該論文的共同第一作者。研究得到了美國加州大學圣地亞哥分校付向東教授，分子細胞卓越中心李勁松研究員、李黨生研究員和茍?zhí)m濤研究員，武漢大學周宇教授，南京醫(yī)科大學郭雪江教授，上海市計劃生育科學研究所施惠娟研究員，美國貝勒醫(yī)學院David L. Nelson教授等的大力協助，同時得到科技部、基金委、中科院及上海市科委等經費資助。
