近日，我院催组装研究团队在Chemical Society Review上发表了以“What can molecular assembly learn from catalysed assembly in living organisms?”为题的综述文章，系统总结了生命体如何利用催组装方法构筑复杂组装体系，阐述了化学组装应如何向生命体学习催组装这一高效、高选择性的策略。
田中群教授2012年首次在国际上提出了可控组装新方法——催组装。催组装(catassembly)是通过加入一类称为“催组剂”(catassembler)的物质，加速组装过程，或者协助组装基元选择合适的组装路径而获得目标组装体；催组剂在组装前后不发生变化，也不存在于最后的组装体中。究其功能而言，催组剂之于分子组装，正如催化剂之于化学反应，且越复杂的组装越需要催组装的帮助。
生命体中的许多组装过程需要其他分子的帮助和调控。例如，蛋白质的折叠需要分子伴侣的协助，核小体的组装需要组蛋白伴侣的帮助和调控，蛋白酶体的组装需要多达10种“催组剂”的参与。本文利用分级分类的方法梳理了生命催组装现象及机理，阐明了“催组剂”如何广泛参与到蛋白质折叠、染色质组装、蛋白质复合物的组装等重要生命过程。系统介绍了“催组剂”介导的解组装、组装基元替换、组装状态改变和维持等重要过程。文章指出催组装是生命体面对复杂的组装环境、组装过程所发展出的高效、高选择性方法。
本文进而从组装基元设计、组装方法发展、表征和理论方法三个方面提出了人工催组装体系的研究思路。文章提出了三种可能的催组装模型，重点分析了催组剂活化组装基元、促进组装的机制，提出了四种可能的催组剂离去方式。同时，按照催组剂加速组装过程、协助选择组装路径、修复错误组装三种类别综述了部分人工催组装体系及其功能应用。
最后，本文从系统科学和复杂性科学的角度对催组装进行了讨论。依据“多则异”的理论，多组分参与的复杂组装体系更有可能涌现新的强大功能。催组剂在复杂组装体系中可以扮演“建筑工”、“搬运工”、“调度员”、“信号兵”、“医生”等多种角色，对组装体系的良好运转是不可或缺的。此外，文章概述了催组装和催化的异同；以及人工智能科学应用于催组装乃至分子组装研究的重要潜力。
本文在田中群教授带领下，由雷志超博士、杨柳林副教授、王忻昌副教授、瞿航博士、曹晓宇教授等共同撰写，通讯联系人为田中群教授和杨柳林副教授。生命科学家生化与细胞所吴家睿研究员、生物物理所李国红研究员、李伟研究员也参与了讨论和撰写，化学界同仁上海交大樊春海教授，北京大学张文彬教授、孙轶斌博士，微纳院杨扬教授等提供了有益的观点和讨论。文章题献给不幸离世的中科大梁好均教授，向其表达敬意。本工作主要由国家自然科学基金委“催组装研究方法和理论基础”重大项目（21991130、21991131、21991133、21991134）资助完成。
文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/cs/d3cs00634d
