图 DenseMAP策略及其生物学应用示意

　　在国家自然科学基金项目（批准号：21937001、22137001、91753000）资助下，北京大学化学与分子工程学院陈鹏教授团队在光交联化学方面取得进展，相关成果以“基于凝聚增强光交联的时空特异蛋白质相互作用组解析”（Spatiotemporal protein interactome profiling through condensation-enhanced photocrosslinking）为题，于2024年11月5日在《自然·化学》（Nature Chemistry）上发表。论文链接https://www.nature.com/articles/s41557-024-01663-1。

　　近年来，生物大分子的液-液相分离（LLPS）现象及其所形成的无膜亚细胞结构——生物分子凝集体（Biomolecular condensates），已成为科研领域的热点，蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）是其实现时空特异调控的重要基础，深入解析特定生物分子凝集体中的蛋白质互作，对于揭示其形成机制与功能具有重要意义。然而，由于生物分子凝集体的动态形成过程及缺乏清晰膜结构边界的特性，传统物理分离、免疫共沉淀等方法难以有效保留其互作信息；同时，其内部结构的复杂性和拥挤性，使得基于可扩散探针的邻近标记方法易产生较多假阳性结果。带有光交联基团的非天然氨基酸能在蛋白质翻译过程中被整合进感兴趣的蛋白质中，并在光激发后产生固定在蛋白质上的活性中间体，从而实现高度时空特异性的交联，广泛应用于捕获活细胞中的直接和瞬时PPI。该团队开发了δ位带有光交联基团双吖丙啶（diazirine）的新型光交联赖氨酸（δ-photo-lysine，δK*），可通过细胞代谢通路全局性引入整个蛋白质组中的赖氨酸位点，实现多点插入，其光交联具有凝聚增强的性质。研究团队进一步将δK*与空间特异的蛋白质标记策略相结合，报道了一种时空特异的蛋白质光交联技术DenseMAP（Condensation-enhanced Spatial-directed Metabolic Incorporation-Assisted Photo-crosslinking）（如图），对活细胞中特定生物分子凝集体的蛋白质相互作用进行了高效捕捉和鉴定，并据此进一步探究了病毒与宿主的拮抗过程以及核仁在蛋白质质量控制（PQC）中发挥作用的重要机制。该研究开发的DenseMAP技术为深入阐释无膜细胞器的功能机制、动态变化过程和疾病相关机理提供了强有力的工具。