基于曲率可调膜仿生界面的无标记SPR技术揭示BIN1蛋白亲和力波动机制及其生物医学应用

本研究针对曲率敏感蛋白（如含BAR结构域的BIN1蛋白）在天然膜环境中相互作用研究的技术瓶颈，开发了一种基于表面等离子体共振（SPR）的曲率可调膜仿生界面。通过调控囊泡尺寸（50nm最佳）和GM1 神经节苷脂掺杂比例，发现BIN1对负电荷膜具有显著亲和力（响应信号提升20倍），并在尿液样本中验证了其生物标志物检测潜力，为癌症和自身免疫疾病相关膜蛋白研究提供了创新平台。

　　

细胞膜动态曲率变化是调控蛋白质功能的关键物理因素，尤其对于含BAR结构域（Bin-Amphiphysin-Rvs结构域）的曲率传感蛋白而言。BIN1（Bridging Integrator 1）作为此类蛋白代表，其异常表达与乳腺癌、阿尔茨海默病等重大疾病密切相关。然而传统荧光标记法会干扰膜天然构象，导致对蛋白质-膜相互作用的认知偏差。这一技术瓶颈严重阻碍了相关药物靶点的开发。

美国加州大学河滨分校的研究团队在《Biosensors and Bioelectronics》发表创新成果，通过构建尺寸可调（30-100nm）的囊泡仿生膜，结合无标记表面等离子体共振（SPR）技术，首次实现了BIN1蛋白与不同曲率膜界面相互作用的动态监测。研究采用动态光散射精确控制囊泡尺寸，通过掺杂GM₁
/GA₁
神经节苷脂调控膜表面电荷，并创新性地在尿液复杂基质中验证检测效能。

【关键方法】

1. 曲率可调囊泡制备：通过挤出法控制囊泡直径（30/50/100nm）

2. 膜电荷调控：掺杂1%-0.1%GM₁
   或中性GA₁

3. 无标记SPR检测：实时监测BIN1结合动力学

4. 尿液样本验证：采用健康人尿液添加已知浓度BIN1

【研究结果】

1. 曲率依赖性结合：50nm囊泡上BIN1响应信号较平面膜提升20倍，证实其强曲率偏好性
2. 电荷敏感性：1%GM₁
   掺杂膜结合量是0.1%GM₁
   膜的3.7倍，中性GA₁
   膜几乎无结合
3. 复杂基质适用性：尿液样本检测回收率达92%，仅因离子干扰损失8%信号

【结论与意义】
该研究突破性解决了曲率传感蛋白研究的三大难题：①首次建立曲率-电荷双参数可调的标准化膜仿生平台；②揭示BIN1通过BAR结构域识别负电荷膜曲率的分子机制；③验证SPR技术在复杂生物样本中的检测可靠性。这不仅为癌症等疾病的膜蛋白生物标志物筛查提供新工具，更为研究阿尔茨海默病中BIN1介导的膜变形机制奠定方法学基础。研究团队特别指出，该方法可扩展至其他BAR蛋白家族研究，具有重要的转化医学价值。