分享一篇发表在Nat. Chem. Biol.上的文章，文章题目为“Mast cell extracellular granules are bioactive condensates assembled by heparin and polyamine”。本文通讯作者为耶鲁大学医学院的Xiaolei Su和华盛顿大学圣路易斯分校的Rohit V. Pappu。前者致力于研究免疫信号转导中的相分离机制，而后者的研究方向为生物分子凝聚体理论和聚合物物理。

生物分子凝聚体通过相分离在细胞内组织无膜细胞器，调控生化反应。然而，在理化环境截然不同的细胞外空间，是否存在类似的凝聚体？它们是如何形成又如何发挥功能？ 目前还缺乏详细阐释。针对这类问题，作者围绕肥大细胞脱颗粒释放出的稳定无膜颗粒结构——肥大细胞胞外颗粒（MCEGs）展开研究。这些颗粒已被证实能在胞外环境稳定存在并携带多种免疫介质，远距离调控免疫细胞，然而形成机制和功能尚未被阐明。

首先，作者在体外验证了MCEGs的形成过程。他们发现，肝素（heparin）可以和带有多个正电荷的结构如亚精胺（spermidine）和精胺（spermine）形成球形凝聚体，但与单价或二价阳离子则不能。通过绘制相图，作者确定了肝素和精胺在生理浓度范围内形成凝聚体的区域。荧光标记实验显示，精胺与肝素共定位并共凝聚。有趣的是，光漂白后恢复（FRAP）实验表明，大分子的肝素在凝聚体内几乎不交换，而小分子的精胺则可以快速交换，揭示了这种不对称凝聚体的动力学特性。

接下来，作者在小鼠骨髓来源的肥大细胞（BMMCs）中进一步验证了精胺在MCEGs形成中的作用。他们用荧光标记的精胺标记细胞，激活细胞释放MCEGs后发现，精胺与肝素在MCEGs中共定位。质谱和细胞因子分析显示，MCEGs富集了多种蛋白酶（如CPA3, 类胰蛋白酶）和细胞因子（如TNF）。随后，作者使用化学抑制剂干扰精胺的合成（APCHA）或转运（Reserpine），发现这会显著减少MCEGs的形成以及其中TNF、IL-1β、CPA3等介质的含量，而对细胞脱颗粒释放可溶性介质（如β-氨基己糖苷酶）的能力没有影响。这说明精胺是MCEGs特异性组装所必需的。

那么，MCEGs这种凝聚体形式有何生物学功能呢？作者发现，从MCEG中释放出来的可溶性CPA3，其酶活显著低于完整的MCEG中的CPA3。通过体外重构系统，作者证实只有在肝素+精胺形成的凝聚体中，CPA3的活性才最高。进一步探究机制，作者发现肝素-精胺凝聚体内部形成了一个独特的化学微环境：相比正常的细胞外环境，凝聚体内部富集了Na⁺, Ca²⁺, Zn²⁺等金属离子，并且pH值更高（内部pH 8.4 vs 外部7.4）。而CPA3的酶活恰好被高pH和高浓度金属离子所增强。

最后，作者探索了MCEGs在细胞通讯中的作用。将TNF与肝素-精胺凝聚体共组装后，与游离的TNF相比，凝聚态的TNF能更持久地结合在人脐静脉内皮细胞表面，并能有效逆转单独肝素或精胺对TNF激活内皮细胞的抑制作用，诱导与游离TNF相当的ICAM1表达和CCL2产生。

综上所述，作者揭示了肥大细胞胞外颗粒（MCEGs）是一种通过肝素-多胺静电相互作用形成的生物分子凝聚体。这种凝聚体不仅有存储功能，其内部的特殊化学微环境还能增强蛋白酶活性，并对细胞通讯造成影响。

本文作者：ZYH

责任编辑：TZS

DOI：10.1038/s41589-026-02165-6.

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41589-026-02165-6.