核斑（Nuclear Speckles, NSs）作为细胞核内高度动态的无膜细胞器，被认为是通过相分离过程耦合渗流分子网络组装形成的生物大分子凝聚体。核斑是真核细胞内剪接因子储存与pre-mRNA剪接、加工的场所，已有研究表明核斑分子网络组织的动态异常与神经退行性疾病、癌症等的发生发展密切相关。SRRM2作为核斑的核心支架蛋白，其内在无序结构域（IDR）如何通过翻译后修饰调控核斑分子网络的动态并影响核斑生物学功能的具体机制尚不清楚。

2025年4月14日，王波教授团队在Molecular Cell杂志发表题为 "Phosphorylation-dependent Charge Blocks Regulate the Relaxation of Nuclear Speckle Networks" 的研究论文。该研究通过多学科交叉手段，系统解析了SRRM2的 IDR结构域通过磷酸化形成正负交替电荷块，调控核斑分子网络融合的分子机制，并建立了电荷块分布影响生物凝聚体材料特性的模式，明确了生物大分子的生物物理基础与生物大分子凝聚体生物学功能的关系。

研究团队通过蛋白质谱鉴定发现SRRM2 的IDR结构域存在近80个磷酸化位点，磷酸化修饰引入的负电荷使其线性序列中正负电荷的局域化分布显著增强，并且这一过程主要由CK2激酶介导。值得注意的是，这种磷酸化诱导的电荷块形成不依赖特异性磷酸化位点，而是通过全局负电荷累积形成正负交替的电荷模式。该研究还构建了SRRM2磷酸化缺陷型（S-A）、磷酸模拟型（S-D）及电荷重排（D shuffle）的突变体，创新性地整合荧光寿命成像显微镜（FLIM）、3D活细胞成像、荧光相关光谱（FCS）、核斑动态荧光涨落谱及光漂白后恢复实验（FRAP）等生物物理手段分析后发现：SRRM2 IDR结构域被磷酸化后形成的电荷块虽不改变凝聚体相分离发生的阈值，但电荷块通过增强核斑分子网络内的同型相互作用强度，增加核斑界面张力，降低核斑界面的弯曲刚度来调控核斑分子网络热力学特性，促进核斑整体的融合过程。

该研究发现，通过操纵CK2激酶的活性能够显著影响SRRM2电荷块分布形式，进而影响核斑融合的过程。值得注意的是，SRRM2形成的电荷块能够促进细胞受到氧化应激时的DNA损伤修复，同时利用转录组测序等手段阐明了电荷块的分布促进DNA损伤修复过程是通过促进其下游相关基因的剪接，从而在细胞受到氧化应激的过程中保护细胞基因组的完整性。

综上所述，该研究发现SRRM2蛋白无序结构域所产生的电荷块分布并不影响其本身的相分离阈值，而是通过这种电荷块排布影响核斑的材料性质（界面张力与弯曲刚度）、分子网络组织以及核斑整体的融合过程，是对电荷块理论的重要补充，同时也是蛋白无序结构域调控无膜细胞器动态的理论拓展。同时该研究还将这种生物物理机制与核斑剪接功能联系起来，证明了电荷块对于细胞应对环境刺激过程中的生物学功能及意义。总体而言，该研究为人们理解无膜细胞器的动态调控机制提供了全新的视角。

该研究由博士生张孟俊、已毕业硕士生谷壮、硕士生孙应田完成。王波教授为通讯作者。西湖大学张鑫教授、厦门大学化学化工学院方宁教授、中国科学院大学黄韶辉教授和中科院上海有机所生物与化学交叉中心陈忠文研究员、厦门大学瞿清明教授提供了关键技术支撑。该研究得到国家自然科学基金项目等的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.molcel.2025.03.016

(文/图 王波教授团队)