生命体在宏观层面的有序运行，依赖于分子层面信号转导的精准平衡。然而，生命过程蕴含的微小空间尺度和复杂动态变化，始终阻碍着我们更深入地理解其本质，并设计开发更有效的干预措施。此前，研究团队利用单分子定位超分辨显微成像技术，首次揭示了细胞程序性坏死关键信号枢纽“坏死小体”在原位的纳米尺度功能性结构（Nature Cell Biology, 2022）。近日，我院陈鑫副教授团队联合物理科学与技术学院李翔助理教授、瓯江实验室帅建伟研究员团队，在Nature Communications上发表了题为“Decoding necrosome assembly: harmonizing signal amplification and attenuation through optimal RIP3 stoichiometry”的研究论文。该研究创新性地整合了内参校准型定量超分辨成像与机制驱动的分子动力学建模，明确了坏死小体功能执行所需的最优分子计量比例，并揭示了其内在的尺寸控制与信号衰减机制。这项成果，标志着信号体介导生命过程的研究，从“看见形态”迈向了“理解逻辑”的新阶段。

程序性坏死是一种重要的细胞死亡方式，与多种疾病进程密切相关。其执行核心坏死小体主要由RIP1和RIP3等关键蛋白组成。前期的超分辨成像工作“看清”了其在细胞内的纳米级组装模式，回答了“它长什么样”的基础问题。然而，生命信号传递的本质是动态和连续的。这些核心元件如何根据上游信号的类型和强度进行定量组装？分子数量与输出功能有何联系？组装过程如何被精确调控以避免失控？这些关于“它如何工作”的深层逻辑，难以通过传统的遗传学功能实验或静态局部观测来充分解答。

为应对上述挑战，本研究在团队长期深耕的超分辨成像技术基础上，通过持续优化，构建了一套适用于生物体系的特定分子定量策略。由于基于抗体识别的免疫荧光染色技术在抗原识别效率、荧光分子标记和信号采集等环节存在巨大不确定性，直接进行分子定量分析颇具挑战。研究团队通过前期筛选，发现双末端游离的微管相关蛋白MAP7是一个理想的定量成像内参分子。通过不同标签比例的设计并系统性优化成像条件，他们建立了一个有效的单分子定位成像定量校准系统。这一设计如同为纳米世界的观测提供了“标准砝码”，有效校正了多种系统测量误差，从而在先前“看清结构“的基础上，首次实现了对单个坏死小体内关键组分RIP1和RIP3分子计量比的可靠测定。

在获取定量信息的同时，研究团队构建了基于质量作用定律的动力学数学模型。该模型将蛋白质间的相互作用转化为数学语言，能够模拟并预测在不同刺激条件下坏死小体组装与信号输出的动态过程。定量实验与理论模型的有机结合，使得在多因素条件下解析坏死小体信号网络的动态变化和运行机制成为可能。具体而言，本研究揭示了：1）在任何给定的生物体系中，坏死小体执行功能存在一个最优的RIP3与RIP1分子比例。这一“黄金比例”构成了信号有效放大的精确阈值，从定量层面解释了细胞如何过滤生物噪音并对有效信号产生稳健响应；2）过度的RIP3寡聚化反而会削弱信号输出，这提示了一种不同于传统“组装规模越大则信号越强”认知的信号体尺寸控制与信号衰减机制；3）下游效应蛋白MLKL对上游RIP3组装存在反馈抑制效果；4）信号网络中还存在如Caspase-8线性招募模式与RIP3指数性放大模式等复杂的交互作用。这些发现共同阐明了不同细胞命运路径之间动态制衡的分子动力学基础。

本项工作在研究方法与理论概念层面均做出了有益的尝试和突破，使得我们对坏死小体从信号感知、定量组装到反馈调控的全过程有了更清晰的认知。更重要的是，本研究成功实践的“定量化精准观测 + 机制性数学建模”这一交叉研究方式，为解决其他复杂生物过程（如免疫突触、转录凝聚体）中的信号体功能性动态组装问题，提供了一套可借鉴、可推广的研究思路。

厦门大学生命科学学院陈鑫副教授、物理科学与技术学院李翔助理教授和瓯江实验室帅建伟研究员为本文的共同通讯作者。李翔助理教授、博士生曹雅婷和安徽师范大学物理与电子信息学院徐飞博士为本文的共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金、科技部重大项目、福建省雏鹰计划青年拔尖人才、福建省自然科学基金、中央高校基本科研业务费和厦门大学汪德耀优秀研究生奖学金等项目的资助，并获得了厦门大学生物医学仪器共享平台的大力支持。

全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-67098-5

（图/文 陈鑫团队）