东南大学汤启云课题组与合作者在JACS发表生物分子液液相分离新理论

（通讯员 汤启云）近日，东南大学物理学院教授汤启云与中国科学院院士、南京大学物理学院马余强教授合作，在生物分子液液相分离机理方向提出新理论，揭示生物分子密度场与动态疏水交联场之间的耦合与涨落可将有效界面张力重整化为负值，从而抑制液滴合并，形成稳定的幂律团簇分布。相关成果以“分子无序驱动负界面张力”（Negative Interfacial Tension Driven by Intrinsic Molecular Disorder）为题，发表于国际顶级期刊《美国化学学会杂志》（Journal of the American Chemical Society）。

在经典高分子物理中，序列规整性往往带来可预测的相行为：嵌段共聚物形成明确微相分离结构，均聚物则发生宏观液液相分离。然而，对于生物分子等具有内禀分子无序体系，实验却观察到截然不同的现象：体系并不熟化成少数大液滴，而是自组织成稳定多分散团簇，并呈现尺度不变的幂律分布。这一现象广泛出现在核仁、FUS蛋白、亨廷顿聚集体等生物凝聚体中，明显不同于经典相分离理论预测的LSW窄分布，也不同于近临界Ising标度行为。阐明这类无法被平均为有效参数的分子序列随机性如何驱动其液液相分离，并建立普适性的理论机制，是该领域面临的关键科学挑战。

针对上述问题，团队以守恒密度场描述生物分子局部浓度涨落，以非守恒交联场描述随机序列结合位点密度的动态交联特性，构建包含吸引耦合项的最小自由能泛函，并借鉴量子场论在经典体系中的应用，揭示“耦合与涨落联合驱动负界面张力”这一新机制，为理解生物凝聚体、随机共聚物等无序体系的相分离机理提供统一理论框架。

本论文第一作者为东南大学物理学院博士生唐传和黄一帆（共同第一作者），通讯作者为汤启云和马余强。该工作受到国家自然科学基金、教育部基础学科交叉突破计划、江苏省自然科学基金等项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.6c10169

供稿：物理学院
（责任编辑：孙艳 审核：宋业春）