1月14日，记者从华南理工大学获悉，该校生物科学与工程学院教授蒋凌翔/朱伟团队在国家自然科学基金等项目的支持下，研究发现“液-固复合体”——选择性分子传输与动态重构的新途径。相关成果发表于《自然-通讯》（Nature Communications）。

核孔复合体是细胞核与细胞质之间进行物质交换的关键通道，它们控制着核质交通，允许某些分子通过，同时阻止其他分子的无序扩散。核孔复合体在细胞功能中扮演着至关重要的角色，它们不仅调节物质的进出，还参与信号传导和基因表达的调控。尽管核孔复合体的重要性已被广泛认识，但在模拟核孔复合体的固相孔道中实现选择性渗透仍然是一个未被充分探索的领域。

现有的核孔复合体模拟物，如基于FG重复序列的蛋白质凝胶，虽然能够模拟核孔复合体的选择性通透性，但它们在动态响应和自愈能力方面存在限制。此外，这些模拟物通常难以在单分子尺度上精确调控，以实现结构稳定性与酶活性之间的平衡。

受核孔复合体启发，研究团队设计并构建了具有可调节通透性的“液-固复合体”。他们展示了在19种液-固体系和5种孔道类型中普遍存在的CPC形成，其中毛细管力驱动液滴自发吸入孔道中。“液-固复合体”通过形成流体网络调节客体分子的通透性，模仿核孔复合体的选择性。与核孔复合体模拟物的固相结构受到空间固定限制不同，“液-固复合体”作为液态结构具有动态自愈和快速相变的特性，分别用于通透性的恢复和调节。

该研究的核心在于，液滴与孔道的结合形成了一种新型的选择性通透屏障，这种屏障能够根据客体分子与液滴的亲和力来调节通透性，类似于核孔复合体的筛选机制。此外，研究团队还合成了类似核转运受体的结合载体，以提高目标货物的通透性。更重要的是，“液-固复合体”的液态特性：“动态自愈和显著的相变能力”是固态结构难以实现的。当固膜受损形成泄漏孔时，液滴可以填充新穿孔的开口并恢复通透性。孔内的液滴可以显著响应环境线索，通过向溶解或固态转变，使“液-固复合体”从半透性转变为开放或封闭状态。

该突破性成果不仅为开发基于合成液滴和生物分子凝聚体的核孔复合体模拟物提供了新的思路，而且为液基核孔复合体模拟物的动态调控和选择性分子传输提供了新的策略，有望在生物医学、材料科学和纳米技术等领域产生深远影响。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-54510-9