“开锅煮饺子”，加州大学圣巴巴拉分校的研究人员就是这样观察由DNA形成的液体的。

他们与德国慕尼黑路德维希-马克西米利安大学（LMU）的研究伙伴合作，在《pNAS》上发表最新文章。

活细胞的分子成分（如DNA和蛋白质）可以相互结合，形成液滴，看起来类似于摇过的沙拉酱中的油滴。这些细胞液滴与其他组分相互作用，执行对生命至关重要的基本过程，但对这些相互作用如何运作知之甚少。

为了深入了解这些基本过程，研究人员利用现代纳米技术方法设计了一个模型系统，由DNA颗粒形成的液滴，然后观察这些液滴与DNA裂解酶的相互作用。

令人惊讶的是，他们发现，在某些情况下，添加酶会导致DNA滴突然开始冒泡，就像沸水一样。

该项目的共同负责人、加州大学圣巴巴拉分校材料与生物工程助理教授Omar Saleh说：“DNA冒泡的奇怪之处在于，我们没有加热系统；就好像你没打开煤气炉，一壶水却自己开始沸腾。”然而，起泡行为并不总是会发生；有时添加酶会使液滴平稳地收缩，而且不清楚为什么会出现一种反应或是另一种反应。

为了弄清谜底，研究小组进行了一系列严格的精确实验，以量化收缩和起泡的行为。

他们发现了两种类型的收缩行为：第一种是由酶只在液滴表面切割DNA引起的，第二种是由酶穿透液滴内部引起的。“这一观察结果对于揭示这种行为是至关重要的，因为它给我们的大脑灌输了这样一个想法，即这种酶可以开始从内部蚕食液滴，”负责实验的LMU教授Tim Liedl说。

通过比较液滴对DNA粒子设计的反应，研究小组破译了这个问题：他们发现气泡和基于穿透的收缩同时发生，并且只有当DNA颗粒轻轻结合在一起时才会发生，而强结合的DNA颗粒会使酶保持在外部。正如Saleh所说，“这就像试图穿过人群——如果人群紧紧地握着手，你就无法通过。”

“因此，气泡只发生在轻束缚的系统中，当酶能够穿过拥挤的DNA颗粒到达液滴内部，并开始从内部吞噬液滴。酶产生的化学碎片会产生渗透效应，水从外部吸入，引起膨胀现象，产生气泡。气泡生长，到达液滴表面，然后以类似打嗝的气体爆发方式释放碎片。”Liedl说。“看着泡沫不断膨胀和破裂，这是相当惊人的。”

这项工作展示了生物分子液体的基本材料性质与其与外部成分相互作用之间的复杂关系。研究小组相信，从研究气泡过程中获得的洞察力将有助于建立更好的生命过程模型，并提高设计液滴作为合成生物反应器的能力。


原文检索：Enzymatic degradation of liquid droplets of DNA is modulated near the phase boundary

（生物通：伍松）