生物大分子凝聚物（bmcs）在基因转录、细胞分裂等重要生物过程中发挥着关键作用。然而，其异常形成与多种疾病的发生密切相关，临床上迫切需要有效的诊断和治疗手段。此外，目前对bmcs的构造和调控机制的理解仍显不足，亟待深入研究和探索。

近日，由中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所副研究员赵维和香港浸会大学曾祥泽教授领衔的研究团队，在journal of biological chemistry发表综述文章，题为《recent advances in the synthesis and application of biomolecular condensates》。该研究揭示了bmcs构造的基本原则、调控方法（包括光控制、化学和酶控制、温度控制及ph控制），以及bmcs在染色体结构、神经退行性疾病和生物制造等领域的广泛应用潜力。通过对bmcs构造机制的深入分析，该研究为合成生物学的发展提供了新的视角，推动了相关领域的进一步探索。

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生物大分子凝聚物（bmcs）是一类动态有序的生物物理学系统，参与基因转录、染色体组织、细胞分裂、肿瘤发生和衰老等生物过程，受到多种内外因素的精密调控。最近，利用合成生物学方法对bmcs进行从头合成，不仅为解析天然bmcs的构造规律提供了机会，而且，这些合成的bmcs（sbmcs）通过相分离调控，巧妙地模拟了天然bmcs的自组装和动态过程，在染色体结构、神经退行性疾病、生物制造等研究领域中展现了巨大的潜力。文章从以下几方面综述了国内外的最新研究进展。

一、bmcs构造的基本原则：探讨了相分离中的多价相互作用在驱动蛋白相分离中的关键作用，如多价基序、多价交互作用以及序列特征等。这些特征使蛋白能够形成动态、可逆转的bmcs，发挥细胞中重要的生理功能。

图1. 多价相互作用驱动的相分离示意图

二、调控方法：介绍了光控制、化学和酶控制、温度控制以及ph控制等多种方法用于实现sbmcs的精确调控。这些方法使研究人员能够精准地操作和调节bmcs的组装和解聚过程。

图2. 光控相分离示意图

三、应用领域：展示了sbmcs在染色体结构研究、神经退行性疾病分析、生物制造研究、人工细胞设计和药物传递等领域的广泛应用。这些应用为深入了解生物学过程、疾病发生机制以及生物医学领域的创新提供了重要平台。

sbmcs在染色体结构研究中的应用：染色体的组织对基因表达和稳定性至关重要。polycomb suppressicomplex 1（prc1）是一种染色质修饰复合物，参与维持染色质的抑制状态。clifford brangwynne团队通过corelets系统设计了一种光激活的多组分prc1凝聚物，阐明了prc1在染色质致密化中的机制。这项研究为染色体结构研究提供了理想的实验平台。

sbmcs在神经退行性疾病分析中的应用：研究显示，神经退行性疾病（如肌萎缩侧索硬化症）的病理表现多以tdp-43蛋白病变积累为特征，为了了解tdp-43积聚的机制，christopher donnelly使用optodroplets系统精确控制tdp-43凝聚体的形成，揭示了其在病理特征中的重要机制。

sbmcs在生物制造中的应用：在生物催化系统中，bmcs可以精确控制反应环境。jiang xia团队开发的多酶sbmc促进了天然化合物α-法尼烯的合成，提升了反应效率和产物纯度。此外，xiaoxia xia团队利用蜘蛛丝蛋白合成了1,3-二氨基丙烷，展示了sbmc在生物制造中的潜力。

这些研究表明sbmcs在生物科学和工程领域的广泛应用前景。

图3. sbmcs在生物技术、生物医学和生物制造中的应用

这些最新研究成果为我们揭示了生物大分子凝聚体的奥秘，为合成生物学领域的发展提供了新的视角和方法。这些创新将进一步推动生命科学领域的发展，为未来的科学研究和医学应用带来更多可能性。

中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所副研究员赵维为本文的通讯作者，香港浸会大学曾祥泽教授为本文的共同通讯作者，中国科学院深圳先进技术研究院团队学生李忠悦为文章的第一作者。本工作获得了国家科技部重点研发计划、中国科学院战略重点研究项目、国家自然科学基金等多个项目以及深圳合成生物学创新研究院的支持。