近年來(lái)，“相分離”相關(guān)研究十分火熱，自從Tony A Hyman等人發(fā)現(xiàn)相分離現(xiàn)象之后，許多團(tuán)隊(duì)對(duì)相分離在復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程中所起到的重要作用進(jìn)行了深入、細(xì)致的研究。其中具代表性的工作有普林斯頓的Cliff P. Brangwynne在相分離促進(jìn)核仁及核仁亞結(jié)構(gòu)的形成方面的工作【1】、德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的Michael Rosen關(guān)于相分離在膜受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用的研究【2】、陳志堅(jiān)教授對(duì)固有免疫中cGAS信號(hào)通路相分離現(xiàn)象的研究【3】、德國(guó)馬普所Simon Alberti關(guān)于FUS蛋白相分離狀態(tài)與脊髓側(cè)索硬化癥（ALS）疾病進(jìn)程的關(guān)系的研究【4】、倫敦大學(xué)伯貝克學(xué)院Helen Saibil教授對(duì)polyQ肽段相分離與亨廷頓舞蹈癥的發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究【5】，以及眾多關(guān)于相分離的具體發(fā)生機(jī)制的相關(guān)研究。    

轉(zhuǎn)錄過(guò)程中涉及大量的轉(zhuǎn)錄聚合酶、轉(zhuǎn)錄因子、剪接復(fù)合物等分子，這些蛋白內(nèi)部往往含有一段內(nèi)源性無(wú)序區(qū)，構(gòu)成了其發(fā)生相分離的基礎(chǔ)條件。2017年，研究轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的“超級(jí)增強(qiáng)子”的Whitehead Institute大佬Richard A Young首次提出轉(zhuǎn)錄過(guò)程中可能有相分離現(xiàn)象的發(fā)生【6】。2018年，廈門(mén)大學(xué)周強(qiáng)教授首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，轉(zhuǎn)錄過(guò)程中RNA聚合酶Pol II的激酶P-TEFb可通過(guò)其組氨酸富集結(jié)構(gòu)域發(fā)生相分離、并通過(guò)相分離調(diào)控轉(zhuǎn)錄延伸的活性（Nature丨廈大/UCB周強(qiáng)組揭示相分離對(duì)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的分子機(jī)制——?jiǎng)側(cè)岵?jì)的分子調(diào)節(jié)及藥物開(kāi)發(fā)新理論）【7】。此后，Ricky教授及Robert G Roeder教授實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合證明，轉(zhuǎn)錄過(guò)程中轉(zhuǎn)錄因子、轉(zhuǎn)錄共激活因子、轉(zhuǎn)錄中介復(fù)合物、RNA聚合酶Pol II以相分離形式在增強(qiáng)子區(qū)域形成“超級(jí)增強(qiáng)子”結(jié)構(gòu)，通過(guò)從復(fù)雜的細(xì)胞核中隔離出轉(zhuǎn)錄相關(guān)組分、調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的起始階段【8】。

2019年8月8日， Richard A Young教授課題組在Nature雜志在線發(fā)表了最新研究成果Pol II phosphorylation regulates a switch between transcriptional and splicing condensates，該文章對(duì)轉(zhuǎn)錄過(guò)程中Pol II如何與轉(zhuǎn)錄中介復(fù)合物Mediator解離、從超級(jí)增強(qiáng)子處逃逸、開(kāi)始轉(zhuǎn)錄延伸過(guò)程、與RNA剪接復(fù)合物穩(wěn)定結(jié)合這一轉(zhuǎn)換過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的探究，證實(shí)Pol II CTD結(jié)構(gòu)域的磷酸化狀態(tài)是調(diào)控這一轉(zhuǎn)換過(guò)程的關(guān)鍵。該文章是Rick教授與Phillip A Sharp教授（即1993年因發(fā)現(xiàn)內(nèi)含子而獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?wù)撸ylan J. Taatjes教授（這位是大名鼎鼎的錢(qián)永健教授的博后，錢(qián)永健教授是通過(guò)改造綠色熒光蛋白使之可呈現(xiàn)彩虹七色，從而改變了細(xì)胞生物學(xué)的科學(xué)家）實(shí)驗(yàn)室共同完成的。 

研究者們首先通過(guò)免疫熒光和ChIP-seq兩個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在細(xì)胞內(nèi)，低磷酸化狀態(tài)的Pol II與Mediator在增強(qiáng)子處存在著更多的共定位，而高度磷酸化的Pol II則與RNA剪接復(fù)合物的亞基在新生成的RNA處存在著更多的共定位。這一現(xiàn)象可在體外條件下得到重復(fù)——Pol II CTD未被磷酸化時(shí)，可與Mediator形成相分離現(xiàn)象，而當(dāng)Pol II CTD被CDK7/9磷酸化后，則這一現(xiàn)象明顯減弱。相反，磷酸化后的Pol II CTD可參與到以SRSF2為主所形成的RNA剪接復(fù)合物的相分離液滴中，而未被磷酸的Pol II CTD則無(wú)此能力。此外，研究者們還通過(guò)FRAP等實(shí)驗(yàn)來(lái)確證這一相分離的液滴性質(zhì)。

圖：Pol II CTD磷酸化狀態(tài)調(diào)控其相分離能力

這一研究表明，Pol II CTD結(jié)構(gòu)域的磷酸化狀態(tài)調(diào)控了其與其他蛋白發(fā)生相分離的能力，決定Pol II是停留在增強(qiáng)子區(qū)域、還是開(kāi)始轉(zhuǎn)錄延伸過(guò)程并促進(jìn)成熟RNA的形成，Pol II CTD的激酶是調(diào)控這一過(guò)程的關(guān)鍵。同時(shí)，這一研究還提示了蛋白質(zhì)內(nèi)源性無(wú)序區(qū)的磷酸化水平可能是調(diào)控該蛋白從一種相分離液滴轉(zhuǎn)移至另一種相分離液滴的關(guān)鍵。

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