01摘要

多囊体是通过降解膜结合的货物蛋白1,2,3参与细胞质量控制的关键内体隔室。消耗ATP的ESCRT蛋白机制通过多泡体膜的内陷和断裂形成管腔内囊泡，介导膜结合货物蛋白的捕获和吞噬4,5。在这里，我们报告说，植物ESCRT组分FREE16形成与膜结合的液体状冷凝物，以驱动管腔内囊泡的形成。我们使用最小物理模型、重构实验和计算机模拟来识别这一过程的动力学，并描述新生管腔内囊泡的中间形态。此外，我们发现冷凝液润湿诱导的线张力和膜不对称性足以在没有ESCRT蛋白机制或ATP消耗的情况下介导膜颈的断裂。在几种真核生物中对ESCRT途径的遗传操纵为体内冷凝物介导的膜断裂提供了额外的证据。我们发现，凝结水和机械介导的断裂机制之间的相互作用对于植物的渗透胁迫耐受性是不可或缺的。我们提出，冷凝物介导的断裂代表了一种以前未描述的断裂机制，该机制取决于冷凝物的物理分子性质，并参与了一系列的运输过程。更一般地说，在多囊体生物发生中，FREE1冷凝物介导的膜断裂突出了润湿在细胞内动力学和组织中的基本作用。

02图表简介

a、 FREE1及其变体的蛋白质结构域结构（上图）。使用PONDR和PLAAC算法预测了底部、内在无序和朊病毒样区域。b、 2.5µM GFP标记的FREE1变体的体外相分离分析。c、 FREE1变体的相图。红点表示LLPS。空心圆圈表示没有LLPS。d、 凝聚的FREE1冷凝物。左，时间过程成像。对，随着时间的推移，熔融冷凝物的循环性。冷凝物的最终直径为10-14µm。数据为平均值±标准偏差n=7冷凝物。e、 FREE1在体内凝结。左，表达GFP标记的FREE1变体的拟南芥原生质体的代表性图像。对，每个电池的冷凝液数量的量化。黑线表示中位数。P值采用双尾t检验计算。n=50、53和53个原生质体。星号表示存在显著差异。f、 指定基因型的7日龄拟南芥幼苗。n=3（b、d和e）和n=2（f）独立实验的代表性图像。比例尺，5µm（b、d和e）和1 cm（f）。

a、 在表达GFP-FREE1和MVB标记mCherry-RHA1的拟南芥根尖细胞中，渥曼青霉素上的FREE1缩合诱导了大MVB。b、 如a所述，用1,6-己二醇（左）治疗渥曼青霉素导致MVBs增大。对，每MVB的FREE1冷凝物数量。数据为平均值±标准差。P值采用双尾t检验计算；星号表示存在显著差异。n=72、68和68个原生质体。c、 膜浮选分析概述。d、 通过免疫印迹法测定c中所示的膜结合（MB）蛋白的定量。ND，未检测到信号。数据为平均值±标准误差。P值采用双尾t检验计算。n=3个实验。凝胶印迹如扩展数据图4d所示。e、 在存在FREE1但不存在FUS-IDR–FREE1冷凝物的情况下，VPS23与膜的结合增强。按照d中的方法进行测定。数据为平均值±标准误差。P值采用双尾t检验计算。n=3个实验。f、 体外通过FREE1缩合物分配VPS23（mCherry标记）。与FREE1相比，在10倍浓度下形成的FREE1（ΔIDR）冷凝物。数据为平均值±标准差。P值采用双尾t检验计算；星号表示存在显著差异。n分别为45、30和45个冷凝物。g、 VPS23（mCerulean标记）与原生质体中FREE1变体的缩合物共定位。数据为平均值±标准差。P值采用双尾t检验计算；星号表示存在显著差异。n=14、14和12个原生质体。h、 通过免疫印迹法测定10日龄幼苗中总泛素化蛋白的积累。n=3（a）和n=2（h）独立实验的代表性图像。比例尺，1µm（a和b）和5µm（f）。未处理的印迹见补充图1。c中的原理图是使用Adobe Illustrator创建的。

a、 表达指定蛋白质的哺乳动物COS-7细胞。左，代表性透射电镜（TEM）图像。比例尺，100 nm。对，ILV定量。数据为平均值±标准差。P值采用双尾t检验计算；星号表示存在显著差异。n分别为64、54和41个细胞。b、 FREE1同源物的简化系统发育树（扩展数据图6a）和FREE1同源物的结构域结构。CC，线圈域。c、 FREE1冷凝物（品红色）介导GUV膜（绿色）的ILV样内陷（箭头）。比例尺，5µm。插图：带膜颈的放大ILV。n=3个独立实验。d、 不同环境粘度下硅中ILV形成的动力学。缩放的自由冷凝面积（相对于初始值的冷凝液/流体表面积）随着时间的推移而减小。θ = 70°; 膜张力σαγ=1.5 mN m−1；膜张力σαβ=表面张力σβγ=1.1 mN m−1。冷凝液粘度ηcond=10 Pa s；环境（细胞质或缓冲液）粘度ηambient=0.01–10 Pa s。在GUV类和MVB类模拟中，冷凝物直径分别为2µm和35 nm。e、 在ηcond/η环境=1和线张力λ=10pN的条件下，硅时间序列中MVB-ILV的形成。颈部半径为1.5 nm。

03 参考文献
Liu Y , Qin Z , Yang X ,et al.High-Voltage Manganese Oxide Cathode with Two-Electron Transfer Enabled by a Phosphate Proton Reservoir for Aqueous Zinc Batteries[J]. 2022.

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