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圖. PUP-IT系統(tǒng)標(biāo)記蛋白質(zhì)相互作用原理示意圖

　　在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：31570767、31670919）等資助下，上海科技大學(xué)莊敏／王皞鵬課題組合作開(kāi)發(fā)出一種新型臨近分子標(biāo)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(biāo)記系統(tǒng)）為題，于2018年8月13日在線發(fā)表于國(guó)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(xì)胞內(nèi)的各種復(fù)雜生理活動(dòng)、細(xì)胞對(duì)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(fù)雜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)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(fù)合物或瞬時(shí)相互作用兩類。一些蛋白質(zhì)之間的瞬時(shí)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(cè)。近年來(lái)，臨近標(biāo)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(gè)具有臨近標(biāo)記功能的酶，通過(guò)酶介導(dǎo)的蛋白質(zhì)共價(jià)修飾將與已知蛋白相互作用的蛋白標(biāo)記上生物素，從而使原本不易被檢測(cè)的相互作用蛋白被發(fā)現(xiàn)和鑒定。但是目前臨近標(biāo)記技術(shù)常用的兩個(gè)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(guò)氧化酶）需要在反應(yīng)體系里添加過(guò)氧化氫。

　　莊敏和王皞鵬課題組合作開(kāi)發(fā)了一種不同于BioID和APEX的新型鄰近標(biāo)記技術(shù)，命名為PUP-IT (Pupylation-based interaction tagging)。PUP-IT利用了細(xì)菌中的Pup連接酶PafA，通過(guò)將鄰近蛋白標(biāo)記上小分子蛋白Pup來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)相互作用的捕捉。Pup系統(tǒng)不但能對(duì)臨近蛋白進(jìn)行標(biāo)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(xì)胞表面受體CD28的研究中，鑒定到了多個(gè)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(bào)道的CD28相互作用蛋白。

與BioID和APEX等傳統(tǒng)的臨近標(biāo)記技術(shù)相比，PUP-IT技術(shù)有一定的優(yōu)勢(shì)。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(biāo)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(dòng)物上，于在體水平（in vivo）鑒定和檢測(cè)蛋白質(zhì)相互作用。

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