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圖. PUP-IT系統(tǒng)標記蛋白質(zhì)相互作用原理示意圖

　　在國家自然科學基金項目（項目編號：31570767、31670919）等資助下，上?？萍即髮W莊敏／王皞鵬課題組合作開發(fā)出一種新型臨近分子標記技術(shù)，研究成果以“A Proximity-Tagging System to Identify Membrane Protein-Protein Interactions”（鑒定膜蛋白相互作用的臨近標記系統(tǒng)）為題，于2018年8月13日在線發(fā)表于國際著名期刊Nature Methods（《自然•技術(shù)》）。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41592-018-0100-5。

　　細胞內(nèi)的各種復雜生理活動、細胞對外界環(huán)境的反應(yīng)，都以蛋白質(zhì)之間的相互作用為紐帶，形成復雜信號轉(zhuǎn)導網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。蛋白質(zhì)相互作用包括形成較穩(wěn)定的蛋白質(zhì)復合物或瞬時相互作用兩類。一些蛋白質(zhì)之間的瞬時相互作用有重要的生理功能，但是由于比較微弱，常規(guī)方法難以檢測。近年來，臨近標記技術(shù)正在被逐漸應(yīng)用到蛋白質(zhì)相互作用的研究中。其原理是在已知蛋白上融合一個具有臨近標記功能的酶，通過酶介導的蛋白質(zhì)共價修飾將與已知蛋白相互作用的蛋白標記上生物素，從而使原本不易被檢測的相互作用蛋白被發(fā)現(xiàn)和鑒定。但是目前臨近標記技術(shù)常用的兩個酶都有比較大的局限性：BioID方法應(yīng)用的biotin ligase（生物素連接酶）突變體的活性不夠高，而APEX方法應(yīng)用的peroxidase（過氧化酶）需要在反應(yīng)體系里添加過氧化氫。

　　莊敏和王皞鵬課題組合作開發(fā)了一種不同于BioID和APEX的新型鄰近標記技術(shù)，命名為PUP-IT (Pupylation-based interaction tagging)。PUP-IT利用了細菌中的Pup連接酶PafA，通過將鄰近蛋白標記上小分子蛋白Pup來實現(xiàn)對蛋白質(zhì)相互作用的捕捉。Pup系統(tǒng)不但能對臨近蛋白進行標記，而且能夠捕捉到蛋白質(zhì)之間微弱的相互作用。他們將PUP-IT系統(tǒng)應(yīng)用到T細胞表面受體CD28的研究中，鑒定到了多個已知與CD28相互作用的蛋白，并且發(fā)現(xiàn)了大量潛在的未報道的CD28相互作用蛋白。

與BioID和APEX等傳統(tǒng)的臨近標記技術(shù)相比，PUP-IT技術(shù)有一定的優(yōu)勢。首先，PUP技術(shù)的底物分子不容易從酶上脫落，從而降低了標記的背景噪聲；另外由于PUP-IT的底物是小分子蛋白，因此更容易被應(yīng)用到組織或動物上，于在體水平（in vivo）鑒定和檢測蛋白質(zhì)相互作用。

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