分享一篇发表在JACS上的文章: Bioorthogonal Photocatalytic Decaging-Enabled Mitochondrial Proteomics，通讯作者是来自北京大学的陈鹏教授和樊新元副研究员。这篇文章中，作者开发了基于光催化生物正交脱笼以及邻近标记的线粒体蛋白质组学技术CAT-Prox。
近年来，以APEX和BioID为代表的酶法邻近标记技术被广泛用于活细胞内的线粒体蛋白质组学分析。这类技术利用邻近标记酶在线粒体中原位催化活性中间物质的生成，实现空间特异的蛋白质标记和分析。然而，邻近标记酶需要通过基因工程引入到细胞中，这限制了酶法邻近标记技术在难转染细胞中的应用。为了克服上述问题，人们设计了线粒体定位的活性小分子，通过定位基团将活性分子靶向至线粒体，实现线粒体蛋白质的选择性标记和特异性分析。然而，这类分子在进入线粒体前可能会与其他区域的蛋白质发生反应，因此它们的活性不能够太高，但是这样一来就会导致蛋白质标记的效率低下。
为了克服上述问题，本文开发了新的线粒体蛋白质标记技术CAT-Prox。作者将能够响应蓝光照射的金属铱配合物特异地靶向至线粒体，随后向体系中加入叠氮苯基保护的亚甲基醌探针。在蓝光的照射下，金属铱配合物能够催化叠氮苯基的还原并使其脱除，通过生物正交脱笼在原位生成高活性的亚甲基醌中间体，实现线粒体蛋白质的特异性标记、富集和串联质谱分析。该技术不仅能够实现高效率、高特异性以及高覆盖率的线粒体蛋白质组学分析，还能够通过蓝光照射在时间水平对蛋白质标记过程进行调控，使时空分辨的蛋白质组学分析成为可能。此外，铱配合物和标记探针的引入都不需要借助基因工程，因此这一策略更容易用于难转染的细胞。在此基础上，作者利用CAT-Prox技术在HeLa细胞以及更难转染的RAW264.7细胞中进行线粒体蛋白质组学分析。结果表明，在这两种细胞中鉴定到的蛋白质数目能够达到近300个，线粒体蛋白质的特异性高达70%。随后，作者利用CAT-Prox技术对炎症刺激下的RAW264.7细胞进行了线粒体蛋白质组学分析。结果表明，该方法不仅能够在炎症刺激的RAW264.7细胞中高特异性地鉴定线粒体蛋白质，还能够监测刺激前后蛋白质的丰度变化。这一结果体现了了CAT-Prox技术在动态线粒体蛋白质组学分析中的价值。综上，作者设计并开发了基于光催化的生物正交脱笼以及邻近标记的线粒体蛋白质组学技术CAT-Prox，在不同的细胞中实现了高效率、高覆盖率、高特异性的线粒体蛋白质组学分析。此外，这一技术还能够用于动态的线粒体蛋白质组学分析。
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本文作者：HZY
责任编辑：LYP
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c09171
原文引用：DOI: 10.1021/jacs.1c09171
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