推荐一篇新发表在Nature methods上的文章，共同通讯作者为上海科技大学的王皞鹏和庄敏，文章题为A proximity-tagging system to identify membraneprotein–protein interactions.文章中开发了一个名为PUP-IT的临近标记系统，可以用来高效的鉴定蛋白蛋白相互作用（PPI）。

蛋白蛋白相互作用一直是生物体内非常重要的一类研究目标，譬如细胞之间或者不同的细胞器之间的交流通常就是通过膜蛋白的相互作用来实现。尽管目前已经发展有一些用于检测PPI的方法，对于膜蛋白PPI的检测依然是一大难题。这主要是因为膜蛋白的疏水区域导致使用一些严苛的提取条件从而导致相互作用被破坏。此外很多receptor和下游信号蛋白的结合通常很弱并且是瞬时的。膜脂辅助的PPI同样难以检测，因为磷脂双分子层在pulldown实验中会被破坏掉。

临近标记技术在近些年来被发展出来作为一种很有效的研究PPI的技术。目前发展的临近标记技术主要有BioID，APEX和NEDDylator系统。其中NEDDylator系统对于哺乳动物细胞来说是非生物正交的，而BioID和APEX依赖于产生的活性分子的自由扩散来进行标记，因此半径通常较大，也容易引入高背景。因此需要一个更加精细控制的方法来对PPI，尤其是膜蛋白的PPI进行研究。

在本文中，作者从真核生物系统中发现了一个叫做PafA的酶。而Pup是一个64个氨基酸长的小蛋白，C端为Gly-Gly-Gln。在细菌中，C端的Gln首先会变成Glu(这种形态被称作Pup(E))，而后在ATP的存在下PafA能够催化Pup(E)C端Glu的磷酸化，而后将该磷酸化的Glu结合到附近蛋白的lysine上。因此，通过给bait蛋白融合基因表达PafA,再加入Pup（E）,就可以给靶标蛋白加上Pup(E)肽段，从而帮助识别鉴定。这一系统结合了上述两种方法的优点：即对于哺乳动物系统正交，同时由于酶催化因此会被局限在一个有限的范围之内。

首先，作者验证了不管是C端还是N端融合都能够保持PafA的催化活性。SPOP作为Cul3 ubiquitin ligase的亚基，使用MATH domainl来识别底物肽段。因此作者制造了三条弱相互作用的肽段，验证了该方法能够非常高效的鉴定到弱相互作用。最后，作者在三个体系中证明了该方法使用的可行性：1.将PafA融合到CD28的胞内端以研究该膜蛋白胞内的相互作用蛋白；2.应用于胞外的PPI研究；3.将PafA融合如ligand来检测结合的receptor。

总之，该方法作为一个非常robust的研究PPI的方法，可以预见到在未来会有广阔的应用。

作者：GJJ

文章引用：

10.1038/s41592-018-0100-5

文章链接：

https://doi.org/10.1038/s41592-018-0100-5