介绍一篇发表在Cell Research 上的文章“Photoactivated SOPP3 enables APEX2-mediatedproximity labeling with high spatio-temporal resolution in live cells”，文章的通讯作者是中国科学院上海营养与健康研究所潘巍峻研究员，课题组主要从事造血-循环系统的发育与稳态研究。
蛋白质-蛋白质相互作用是生命过程中不可或缺的一环，它们在维持生物体的正常发育和生理功能中扮演着关键角色。邻近标记（Proximity Labeling, PL）技术作为一种生物学工具，能够利用蛋白质分子间的空间接近性来大规模鉴定蛋白质-蛋白质相互作用及其动态变化，对于探索生物学功能和理解疾病机制具有重大意义。目前，以APEX2 为代表的过氧化物酶介导的邻近标记技术因其依赖于细胞毒性的过氧化氢，限制了其在活细胞及活体中的应用。而以TurboID 为代表的生物素连接酶介导的邻近标记技术虽然适用于活细胞和活体标记 ，但其至少需要 1-10 分钟的标记时间，且标记效率有待提高。因此，在活体及活细胞体系中，深入解析瞬息万变的蛋白质-蛋白质相互作用，尤其是它们在动态环境下的瞬时互作，仍然是一个极具挑战性的任务。该研究报道了一种基于光敏蛋白 SOPP3 和过氧化物酶 APEX2 的新型邻近标记技术。在深入研究中，作者突破性地发现，光敏蛋白 SOPP3 在短暂的5-10 秒蓝光照射下 ，能够在活细胞中直接触发APEX2 的邻近标记活性，从而首次在活细胞中实现了无需过氧化氢参与、且具备更高时空分辨率的邻近标记。在对一系列潜在的光敏蛋白家族进行筛选，以寻找能够在光刺激下激活 APEX2 的候选蛋白时，研究人员发现了SOPP3 这一关键蛋白。SOPP3 能够在蓝光照射下，通过超氧化物歧化酶（SOD）直接激活 APEX2 介导的邻近标记反应。为了进一步拓展该标记技术的应用场景，作者将 APEX2 与 SOPP3 进行了融合表达，并将该融合蛋白表达于多种亚细胞区域，发现其均能在 5-10 秒内实现高时空特异性的邻近标记。其中，表达于细胞外膜的APEX2-SOPP3可以对邻近的细胞进行高效且特异的标记，展现出该技术在细胞微环境解析当中的巨大潜力。与其他标记技术相比，基于 APEX2 和 SOPP3 的邻近标记方法展现出了显著的优越性。首先，它具有秒级的高效标记能力，能够迅速捕捉蛋白质分子的瞬时动态相互作用；其次，这项技术对 APEX2和 SOPP3之间的空间距离极为敏感，且对蓝光的依赖性允许研究者精确控制特定区域的标记，以及标记反应的启动和终止，从而在复杂的细胞环境中实现更精准的标记，为实验带来了更高的灵活性和可控性。最后，与依赖过氧化氢的传统 APEX2 标记技术不同，APEX2-SOPP3 标记系统几乎不会引起细胞毒性。因此，APEX2-SOPP3 标记系统在标记效率和细胞毒性方面均显示出了明显的优势，为生物学和医学等领域的研究提供了强大的技术支持。综上所述，研究者通过将光敏蛋白与邻近标记酶的创新结合，成功开发了APEX2-SOPP3 邻近标记技术。这一技术突破性地将传统邻近标记的时间分辨率从分钟级别（1-10 分钟）大幅缩短至秒级别（5-10 秒），为活细胞中高度动态蛋白质组的研究提供了强有力的技术支持。https://www.nature.com/articles/s41422-024-01061-9原文引用：DOI：10.1038/s41422-024-01061-9
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