生物大分子间的相互作用，例如蛋白-蛋白以及蛋白-核酸相互作用，在各种生命过程中广泛存在，并起着重要的调控作用。发展大规模分析生物分子间相互作用的方法对生物学功能探索和疾病干预具有重要的意义。虽然亲和纯化和酵母双杂交等传统生化研究方法被广泛应用于发掘潜在的蛋白质相互作用，但它们都具有各自的缺点和局限性。

2021年1月11日，来自斯坦福大学的化学生物学家Alice Ting教授在Nature Methods杂志上发表了题为“Deciphering molecular interactions by proximity labeling”的综述论文。该论文全面总结了邻近标记技术在生物大分子间相互作用中的广泛应用，并详细阐述了相关新方法的研究进展以及潜在的研究方向。该论文是由Ting实验室的博士后秦为，博士生Kelvin Cho，Peter Cavanagh与Alice Ting教授共同完成。

邻近标记技术为研究蛋白质相互作用提供了一个与传统方法互补的选择。该技术依赖于具有邻近标记功能的工具酶，包括过氧化氢酶(e.g. APEX, HRP)和生物素连接酶(e.g. BioID, TurboID)等，在活细胞水平对邻近生物分子进行生物素标记。由于这些酶催化产生的高反应活性小分子具有很短的寿命，因此邻近标记技术具有较高的空间特异性。结合基于质谱的蛋白质组学技术和高通量测序技术，人们可以实现对邻近生物分子的大规模分析。

邻近标记技术近年来在蛋白-蛋白相互作用领域已经获得了广泛的应用。通过基因编码将邻近标记工具酶与目标蛋白(bait)融合, 可以实现对瞬时或者低亲和性相互作用蛋白的直接捕获。基于此，邻近标记技术成功实现了对动态信号转导通路，不可溶目标蛋白，酶-底物相互作用等研究难点的深度解析。另外，该技术也很快从活细胞水平拓展至活体水平，目前已经在细菌，酵母，果蝇，线虫，植物和小鼠等模式生物中得到了应用。

与此同时，邻近标记技术也可以用于研究蛋白-RNA以及蛋白-DNA间的相互作用。例如，通过融合dCas9和邻近标记工具酶，我们可以分析基因组特定位置的结合蛋白。类似地，邻近标记工具酶与dCas13的结合可以实现对特定RNA的结合蛋白的标记和鉴定。

综上所述，经过近十年来的发展，邻近标记技术已经逐渐获得了生物学家的青睐。通过发展更高效和更具时空分辨度的新方法，邻近标记技术有望在不久的将来解决更多更复杂的生物学问题。

最后，关于邻近标记实验过程中的具体细节，感兴趣的朋友可以参考Ting实验室的Nature Protocols文章【1,2】以及课题组主页的视频讲座资料(https://www.tinglab.org/proximitylabeling-workshop-2020)。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41592-020-01010-5