北京大学未来技术学院分子医学研究所、北大-清华生命科学联合中心、生物膜国家重点实验室和麦戈文脑科学研究所周专实验室与北京大学生命科学学院张哲课题组合作，于2022年7月28日在Advanced Science（IF = 17.52）在线发表论文“Tuning the Size of Large Dense-Core Vesicles and Quantal Neurotransmitter Release via Secretogranin II Liquid-Liquid Phase Separation”，报道了致密核心囊泡（large dense-core vesicle，LDCV）中的基质蛋白Secretogranin II（SgII）通过形成液-液相分离而影响LDCV的大小/体积，继而调节神经递质量子化分泌的分子机制。

神经系统中主要有两类囊泡：突触小囊泡（smallsynaptic vesicle, SSV）和致密核心囊泡（LDCV）参与受控分泌过程。SSV集中在神经元突触前，直径约30~50 nm，主要储存经典小分子神经递质，例如谷氨酸、乙酰胆碱、GABA，在动作电位到来时在突触前膜分泌，介导神经活动由突触前向突触后传递。相比于SSV，LDCV主要储存蛋白质、神经肽等大分子递质，并拥有独特的形态特征，主要表现在其较大的体积（直径在100—500 nm）及电镜下呈现电子致密的内部结构。LDCV在人体的诸多生理过程中发挥着重要作用，但影响LDCV体积的具体分子机制却仍未可知。

本文使用经典的神经内分泌细胞模型（肾上腺嗜铬细胞）作为研究对象，采用电化学微碳纤维电极（CFE）及全内反射荧光显微镜（TIRF）发现在SgII敲低后LDCV中神经递质的量子化分泌发生了显著降低；同时通过光电联透射电子显微镜（CLEM）发现LDCV量子化分泌的降低是由于SgII敲低的嗜铬细胞中LDCV体积变小导致；接下来，作者通过体外纯化的方法表明SgII具有pH依赖的多聚化行为，且其高聚体可以被Ca²⁺诱导发生液-液相分离（LLPS）。而后，作者发现可以通过截断SgII或引入与SgII可以发生相互作用的分子Secretogranin III（SgIII）来调节SgII LLPS的程度，并且不同程度的LLPS将直接影响嗜铬细胞中LDCV的体积及量子化分泌的大小。由此，作者从分子及细胞层面，阐释了基质蛋白SgII是如何通过pH、Ca²⁺依赖的自身聚集形成液-液相分离，从而调控细胞内LDCV的体积及神经递质的量子化分泌。

该工作由北京大学未来技术学院周专实验室的林兆晗（2019级博士生）、李映林（2017级博士生）以及前沿交叉学科研究院杭雨奇（2018级博士生）为共同第一作者；未来技术学院周专教授、未来技术学院张泉峰博士后（现为上海交通大学Bio-X研究院长聘教轨副教授）、生命科学学院张哲研究员为共同通讯作者。