通过化学反应控制生物分子凝聚体

生物分子凝聚体是通过相分离在生物细胞内自发形成的小液滴。它们在许多细胞过程中发挥作用，但细胞如何控制它们尚不清楚。细胞调控通常依赖于蛋白质的翻译后修饰。对于生物分子凝聚体，此类化学修饰可能改变关键凝聚体组分的分子相互作用。我们在此基于非平衡热力学理论模型检验这一想法。特别地，我们使用过渡态理论描述化学反应，该理论考虑了相分离的非理想性。我们确定，只有在外部能量输入驱动反应偏离平衡时，才可能实现如细胞信号传导般的快速控制。若该反应在液滴内外不同，甚至可控制液滴尺寸。这种反应的不平衡可由定位于液滴的酶产生。由于这种情况在细胞内很典型，我们推测我们所提出的机制被用于稳定具有独立受控尺寸与数量的多个液滴。我们的模型为描述受非平衡化学反应影响的液滴提供了一个新颖且热力学一致的框架。