酶响应短肽非平衡相变调控的信号处理系统构建与逻辑门实现

来自国内的研究人员针对动态液-液相分离(LLPS)在生物信号处理中的调控机制，开发了基于双磷酸化酪氨酸-苯丙氨酸二肽(pYF)和硒醚连接体的非平衡相变系统。该研究通过去磷酸化诱导自凝聚和氧化驱动解组装过程，实现了BUFFER/AND/NOT等逻辑门运算和可编程信号处理，为构建最小类生命系统和生物计算提供了新范式。

　　

生命系统通过动态液-液相分离(LLPS)形成的无膜细胞器(又称凝聚体)来调控复杂信号网络，这一过程与生物计算中的逻辑门具有惊人相似性。研究人员巧妙设计了一种由硒醚连接的双磷酸化酪氨酸-苯丙氨酸二肽(pYF)前体，该LLPS-competent组分在碱性磷酸酶作用下发生去磷酸化，触发液-液相分离形成凝聚体(coacervates)；而氧化刺激则能逆向解组装该系统。这种非平衡相变特性成功实现了包括缓冲门(BUFFER)、与门(AND)、非门(NOT)、或非门(NOR)和抑制门(INHIBIT)在内的多种布尔逻辑运算。通过精确调控酶促反应(pH/氧化还原)输入，该系统可编程化处理生物信号，为理解生命系统中LLPS组分的分子语言提供了理想模型，同时为开发智能生物计算平台开辟了新路径。