在丝状真菌Ashbya gossypii这类多核细胞中，细胞核分裂与菌丝尖端生长是相互协调的关键过程，但它们通常发生在空间上相隔数百微米的位置。这引发了一个核心问题：这些过程是如何在局部被精确控制，又能实现全局协调的？本研究发现，RNA结合蛋白Whi3在其中扮演了枢纽角色。
Whi3凝聚体与菌丝生长及细胞周期状态存在空间关联
先前研究表明，Whi3能够形成生物分子凝聚体，并分别将G1期周期蛋白mRNA CLN3定位在细胞核附近，将成蛋白mRNA BNI1定位在菌丝尖端。本研究通过三维活细胞成像观察到，Whi3凝聚体在菌丝尖端的存在与生长速率呈负相关：尖端存在大凝聚体时，菌丝伸长较慢。反之，在Whi3谷氨酰胺富集区缺失（ΔQRR）或模拟磷酸化的S637D突变体中，尖端凝聚体减少，菌丝生长速率显著加快。围绕细胞核的Whi3凝聚体在数量、大小上也呈现显著变化，并与细胞周期状态相关。在G2/M期的细胞核周围，凝聚体数量更少、体积更小。这些突变体细胞中凝聚体特征的改变，与此前观察到的核分裂同步性增加、分枝模式异常等表型相符，表明Whi3凝聚体的动态变化与细胞生长和分裂进程紧密关联。
Whi3蛋白与翻译及RNA代谢调节因子相互作用
为了探究Whi3凝聚体的分子功能，研究团队通过亲和纯化结合质谱分析，鉴定了与Whi3相互作用的蛋白质。结果显示，Whi3与大量核糖体组分、翻译调节因子以及RNA降解因子存在相互作用，且这些相互作用大部分依赖于RNA的存在。这表明Whi3-RNA复合体可以作为支架，招募或直接调节转录后RNA稳定性和蛋白质翻译过程。
Whi3靶标mRNA在体内呈现空间差异化的翻译
研究运用一种基于邻近连接和滚环扩增的“三探针”策略，在单分子水平检测内源性mRNA与核糖体的关联。验证该方法可靠后，将其应用于研究 CLN3和 BNI1的翻译空间模式。研究发现，CLN3mRNA的翻译位点明显富集在细胞核外围，且翻译活跃程度与细胞周期相关：M期核周围的翻译位点最多，其次是S/G2期，G1期最少。这表明 CLN3的翻译在细胞周期特定窗口被局部激活。对于 BNI1mRNA，在野生型菌丝尖端虽然能观察到mRNA的聚集，但翻译信号却很少。然而，在生长更快、Whi3凝聚体更小的whi3(S637D)突变体中，菌丝尖端却能检测到 BNI1的翻译信号增强。这说明Whi3的状态影响了 BNI1在菌丝尖端翻译的空间定位。
Whi3凝聚体在体内与翻译位点相关联
通过将上述翻译检测技术与Whi3蛋白的免疫荧光相结合，研究进一步分析了翻译事件与Whi3凝聚体的关系。结果发现，CLN3在细胞核外围的翻译显著富集于Whi3凝聚体上，而在细胞质其他部位的翻译则与Whi3信号关联较弱。同样，在菌丝尖端检测到的少数 BNI1翻译事件，也往往与Whi3凝聚体相关。这表明，位于细胞核周围和菌丝尖端的一部分Whi3凝聚体，确实是其靶标mRNA局部翻译发生的场所。
Whi3凝聚体组分的固有特性可在体外调节翻译
为了验证Whi3对翻译的调控是否是其与靶RNA固有的特性，研究转向体外实验体系。在兔网织红细胞裂解液体系中，将含有 CLN3或 BNI15‘非翻译区的萤光素酶报告mRNA与不同浓度的Whi3蛋白混合。在低于相分离饱和浓度的低浓度下，翻译活性变化不大。然而，在能形成凝聚体的高浓度下，翻译结果呈现出复杂且RNA特异性的调控模式：CLN3报告mRNA的翻译随着Whi3浓度增加而呈现剂量依赖性的强烈抑制（最高超过100倍）；而 BNI1报告mRNA的翻译则呈现出双相反应，在1 μM Whi3时翻译增强（>2倍），在3 μM时则被强烈抑制。这种调控并非由RNA降解引起。当使用相互作用减弱的突变体蛋白（whi3(ΔQRR)或whi3(S637D)）时，翻译抑制被削弱，甚至出现增强，且形成的凝聚体更小。同样，突变Whi3在mRNA上的结合位点以降低RNA价态，也会减轻翻译抑制。值得注意的是，在所有条件下，翻译抑制的程度与形成的凝聚体面积呈正相关。通过离心人为融合小液滴形成更大凝聚体的实验证明，在总浓度不变的情况下，更大的凝聚体尺寸本身与更强的翻译抑制相关。这些数据表明，Whi3蛋白与其靶RNA的固有特性足以产生浓度、凝聚体大小和分子间相互作用强度依赖的、多样化的翻译输出结果。
Whi3凝聚体是体外翻译的活跃位点
为了直接观察翻译相对于Whi3凝聚体的空间位置，研究采用了“MoonTag”实时翻译报告系统。当携带MoonTag肽编码序列的报告mRNA被翻译时，新生的肽链会立即结合荧光标记的纳米抗体，从而报告翻译延伸过程。在体外，Whi3与报告mRNA预孵育形成凝聚体后，再加入翻译体系。结果显示，两种报告mRNA形成的Whi3凝聚体都频繁地与点状的MoonTag信号相关联，且该信号依赖于活跃的翻译过程，而非已翻译肽链的被动招募。在RNA结合位点突变体或whi3(S637D)突变体形成的凝聚体上，MoonTag信号更强，这与萤光素酶实验中观察到的翻译抑制减弱或增强现象一致，支持凝聚体致密相可以直接调节翻译的观点。
翻译在Whi3凝聚体的界面处富集
深入分析发现，MoonTag信号在凝聚体内的分布并非均匀，而是在凝聚体外围（界面）处最为富集。荧光标记的核糖体在凝聚体上也呈现类似的界面富集分布。这种界面富集现象具有特异性：当使用RNA结合位点突变的报告mRNA时，翻译信号峰值会向凝聚体内部偏移；而使用whi3(S637D)形成的凝聚体，其内部甚至显示出翻译信号的富集。将界面翻译信号强度按mRNA浓度归一化后分析发现，较小的凝聚体通常与更强的单位RNA翻译活性相关联。这表明，凝聚体的尺寸和界面特性共同塑造了翻译的局部环境。一个最小化的质量平衡模型显示，尽管凝聚体只占溶液总体积的一小部分，但其内部特定的翻译效率足以解释在整体（批量）测量中观察到的RNA特异性翻译行为。
结论
本研究系统揭示了Whi3生物分子凝聚体在调控多核真菌细胞生长与分裂中的核心作用。这些凝聚体不仅仅是mRNA的储存和定位载体，更是一个动态的翻译调控平台，能够根据亚细胞位置、细胞状态（如细胞周期）以及凝聚体自身的理化性质（如大小、组分、相互作用强度），对其靶标mRNA CLN3和 BNI1的翻译在抑制与激活之间进行连续、精细的切换。在体内，这种调控体现为 CLN3在细胞周期特定阶段（M期）于核周局部爆发式翻译，以及 BNI1在菌丝尖端受到计量式翻译，从而协调核分裂异步性与极性生长。在体外，仅需Whi3蛋白及其靶RNA即可重现这种复杂调控，其机制与凝聚体尺寸及界面特性密切相关。Whi3凝聚体通过生成一个翻译状态的连续谱，实现了对关键调控蛋白局部丰度的精确时空调控，这为理解生物分子凝聚体如何整合全局信号、执行局部生化反应，从而协调多核细胞等大型细胞中空间分离的生命过程，提供了重要的范例和机制见解。
