分享一篇发表在Nature上的文章，文章题目是“Tracking chromatin state changes using nanoscale photo-proximity labelling”。本文的通讯作者是Tom W. Muir和David W. C. MacMillan。Tom W. Muir是美国普林斯顿大学化学系教授主要研究染色质相互作用组、内含肽的反式剪接；David W. C. MacMillan任职于美国普林斯顿大学默克催化中心，是美国普林斯顿大学化学系教授。他致力于催化方面的研究，例如有机催化、级联、协同和光氧化还原催化，利用光催化研究复杂的生物环境。在细胞核的复杂环境中，由于低丰度、短暂或多价结合，以及缺乏能够在不破坏蛋白质天然状态的情况下研究这些相互作用的技术，因此确定蛋白质-蛋白质相互作用具有挑战性。在这里，我们描述了一种使用工程分裂蛋白将铱光敏剂纳入核微环境的方法。——光催化的邻近标记 µMap：这些红外光敏剂可以通过Dexter能量转移激活二氮嗪弹头（生物素二氮嗪探针），在大约10 nm半径内形成活性碳烯，修饰微环境中的邻近蛋白质。分裂内含肽（intein）:其剪接区域分裂成两份或者更多片段，存在于不同的多肽片段上，所以称为分离内含肽，分离内含肽进行反式剪接作用。绝大多数内含肽均以Ser/Cys作为N端起始氨基酸，以Asn作为C端末位氨基酸。本文采用的分裂内含肽为Cfa分裂蛋白。本文主要想研究的是染色质相互作用组（染色质与核蛋白的相互作用）在疾病状态下是否发生了某种改变。染色质是由核小体组装形成的念珠状结构，核小体由H2A、H2B、H3、H4各两个组成八聚体，DNA链缠绕在八聚体外部，组蛋白H1像卡子一样卡在八聚体和DNA链上，稳定他们的结合。本文从组蛋白H3入手开始设计实验，提出了一种用合成的方法来组装带有化学修饰的染色质。本文利用固相肽合成制备了一个分裂内含肽偶联Ir的蛋白片段（Int-C）。
图 6 Int-c结构将分裂内含肽的另一部分融合到组蛋白H3.1的C端。为了便于分析，我们还在内含肽的侧翼添加了HA和FLAG标签。（Int-N） Int-N通过转染来表达H3.1融合蛋白，然后插入到染色质中。之后，分离该细胞的细胞核，再用Int-C来处理细胞核，在蛋白质反式剪接的作用下，形成了Ir标记的组蛋白H3.1。上面结果表明通过链霉亲和素印迹检测到的核蛋白的生物素化依赖于辐照、Intein -Ir和二氮嗪探针。接下来作者就想利用此方法来描述染色质特定区域的相互作用组，以组蛋白H3.1与着丝粒特异性H3变体CENP-A为例，来评估该工作流程是否能够描述染色质特定区域的染色质相互作用组。H3.1定位于染色质的所有其他区域，CENP-A定位于着丝粒染色质上。得到了已建立的H3.1-modifying酶（例如EHMT2和SUV39H1）和解读蛋白（例如HP1亚型），CENP-A相互作用蛋白包括参与CENP-A沉积到染色质中的FACT复合物（SSRP1和SPT16）的两个成员，与CENP-A的着丝粒定位一致，我们发现仅在H3.1样本中存在转录调控因子（CBX6、DNMT3A、CHD4、RBBP4、KAT7和KMT2A）的富集。这些都是与理论相对应的，所以证明该方法可以描述染色质特定区域的相互作用组。接下来作者又想用此方法来进一步描述癌组蛋白突变所带来的相互作用组的改变。对肿瘤患者样本的测序发现有超过4000种与癌症相关的组蛋白突变，确定这些突变是对癌症的治疗有重大意义的，我们试图将我们的方法应用于与癌症相关的组蛋白突变H2A E92K，该突变与一系列癌症相关，想利用此方法来研究癌组蛋白突变所带来的相互作用组的改变。通过火山图和GO分析可以看出，组蛋白突变体和正常组蛋白的相互作用组存在着明显差异值得注意的是，SIRT6，一种去乙酰化酶，在野生型样本中高度富集，而转录激活因子BRD2/3/4均被E92K富集。这表明该突变可以阻断组蛋白去乙酰化酶的活性，从而导致局部乙酰化的增加和相关转录因子的结合。作者又将此工作和APEX介导的邻近标记策略做了比较，样本同样选择了上述的H2A和其突变体。有趣的是，使用H2A/ H2A（E92K）-APEX2结构进行相同的比较蛋白质组学实验，在使用之前使用的相同的折叠变化和显著性截断时，没有发现突变体和野生型样本的相互作用组存在任何差异，可能是由于基于过氧化物酶的标记半径较大。本文开发了一种光催化接近标记技术，可以检测核蛋白质组的相互作用。生物素二氮嗪探针具有较小范围的标记效果，允许收集对单个氨基酸突变敏感的精确相互作用组学数据，这种方法将广泛适用于核生物学中疾病相关突变的研究。光催化与内含肽反式剪接联用、标记半径更小、灵敏度更高、可得到的差异性相互作用组越全面、原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05914-y原文引用：https://doi.org/10.1038/s41586-023-05914-y
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