Science | 利用多尺度光催化邻近标记研究细胞表面蛋白质组

分享一篇发表在Science上的文章：Multiscale photocatalytic proximity labeling reveals cell surface neighbors on and between cells，通讯作者是来自UCSF的James Wells教授，课题组的研究方向主要是健康和疾病状态下的细胞表面蛋白质组。

细胞表面蛋白是细胞内和细胞间信息交流、物质运输和功能调控的重要媒介。虽然在细胞表明蛋白质组学鉴定方面取得了很大进展，但人们对细胞膜上形成的蛋白-蛋白相互作用知之甚少，特别是调节细胞信号网络的瞬时相互作用。

邻近标记蛋白质组学（PLP）方法能够在复杂的细胞环境中鉴定蛋白质相互作用组，例如APEX，BioID，TurboID等。但它们产生的活性自由基具有较长的反应半衰期，标记范围长达3000 Å，适合范围是细胞-细胞和细胞器特异性相互作用组。然而，蛋白在拥挤的细胞表面上估计只有60到70 Å的距离，因此用上述PLP方法识别最近的蛋白质邻居具有挑战性。此外，基于过渡金属催化剂诸如µMap等标记范围小的PLP方法可以实现高分辨率的相互作用组鉴定，其反应性中间体可以在更短的~100-700 Å范围内标记蛋白。然而，这种PLP方法可以覆盖多个尺度，但需要多种光催化剂来调节分辨率。

因此，本文作者开发了一种新的PLP平台MultiMap，该平台通过可调节的分辨率和集成的目标验证工作流程实现相互作用组分析。MultiMap依赖于一种单一的有机光催化剂Eosin Y的发现，它可以激活多种不同标记半径的探针，包括双吖丙啶，芳基叠氮和苯酚。Eosin Y在结构上类似于其他光敏剂，并且已有文献表明使用芳基叠氮和苯酚探针可以触发标记，也可以使用肼来诱导基于单线态氧的标记。更重要的是，作者证明了使用Eosin Y和双吖丙啶-生物素探针能够使BSA生物素化。在测试的四种含生物素的活性探针中，用Eosin Y标记BSA的强度依次为:芳基叠氮 (>95%)，肼 (>90%)、苯酚 (~40%)和双吖丙啶 (~5%)。其中双吖丙啶具有最高的分辨率（high），芳基叠氮次之（mid），苯酚最低（low）。此外，与Ir催化剂(λmax = 420 nm)相比，Eosin Y的吸收峰(λmax = 517 nm)发生了红移，Eosin Y也有效地催化了绿色LED (λ = 525 nm)对BSA的标记，而Ir催化剂则没有标记，考虑到蓝光的潜在毒性，这可能使Eosin Y更具生物相容性。

作者随后把Eosin Y偶联到西妥昔单抗上，应用MultiMap分析了EGFR的相互作用蛋白，并且通过免疫沉淀和AlphaFold-Multimer的计算机预测模型进一步验证了它们的相互作用。此外，作者还证明了MultiMap可以捕获细胞间的相互作用，文中展示了由双特异性T细胞接合物(BiTEs)和嵌合抗原受体(CAR)的细胞-细胞结合。

综上，本文作者提出了多尺度PLP技术MultiMap，可以通过单一光催化剂表征局部和远端细胞相互作用组。

本文作者：MB

责任编辑：ZJ

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl5763

文章引用：10.1126/science.adl5763