细胞内大量存在由固有无序蛋白质（IDPs）通过液-液相分离（Liquid-Liquid Phase separation）形成的无膜细胞器，这些无膜细胞器在细胞的信号传导、基因表达等众多生命活动中发挥至关重要的作用。从分子层次上理解IDPs的液-液相分离行为，不仅能揭示无膜细胞器的形成机制，而且为发展基于无膜细胞器的新型医疗策略和功能材料提供了重要支撑。

近十年来，尽管众多科研工作者开展了大量的相关研究，IDPs发生液-液相分离的分子机制尚没有得到完全解析。主要原因有两点：一是IDPs本身序列结构的复杂性，二是IDPs时刻发生迅速构象变化，这两点原因使得通过实验手段测定液-液相分离的分子机制变得尤为困难。

近日，北京理工大学高宁教授和北京大学黄泽寰教授合作，通过提取IDPs的关键结构特征，设计合成了一种能发生液-液相分离的小分子：Nap-o-Nap。如下图所示，该化合物由两个萘环和一个乙二醇衍生物连接而成，在生理条件下可以发生类似IDPs的液-液相分离。更为重要的是，该小分子的液-液相分离行为可以通过定量加入葫芦脲和金刚烷实现超分子可逆调控。

Nap-o-Nap液-液相分离的超分子可逆调控为定量分析相分离过程中的分子驱动力提供了一条独特的途径。如下图所示，通过设计超分子调控的液-液相分离环路，实现了液-液相分离物理化学参数的定量测量（ΔS=14.0 cal∙mol^-1∙K^-1, ΔH=2.1kcal∙mol^-1）。结果表明，液-液相分离是一个完全由熵驱动的过程，与常见的表面活性剂组装、油水分相的物理化学过程一致。

在此基础上，作者进一步通过液-液相分离对酶反应的灵活调控揭示其在细胞内发挥生理作用的分子机制。以酯酶（Lipase）为例，当底物与酶同时被富集到相分离液滴中时，酶反应速率迅速提升；超分子解离液滴后酶反应被抑制。相反，以半乳糖苷酶（β-Galactosidase）为例，当底物与酶被相分离隔离时，酶反应被抑制，超分子解离相分离液滴会激活酶反应。

Supramolecular Switching of Liquid-Liquid Phase Separation for Orchestrating Enzyme Kinetics

Deyi Wang, Lingying Zhou, Dr. Xiaokun Zhang, Zixiang Zhou, Prof. Dr. Zehuan Huang, Prof. Dr. Ning Gao

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202422601