综述：邻近标记技术架起分子与细胞神经科学研究的桥梁

这篇综述系统阐述了邻近标记(PL)技术在神经科学研究中的革命性应用，从基础工具BioID/APEX到创新技术TurboID/光激活系统，揭示了神经环路中动态蛋白互作网络。通过整合多组学策略和先进成像技术，PL为解析突触重塑、钙信号传导及神经退行性疾病(如阿尔茨海默病)的分子机制提供了全新框架，是连接分子与细胞神经科学的"桥梁技术"。

　　

邻近标记技术架起分子与细胞神经科学研究的桥梁

PL技术概述

邻近标记(PL)技术通过将工程化酶与目标蛋白(POI)融合，在活细胞或活体动物中催化生物素共价标记邻近蛋白，突破了传统免疫沉淀技术的局限。从最初的BioID（利用大肠杆菌突变生物素连接酶BirA）到优化版BioID₂，标记半径约10nm的局限性逐渐被克服。APEX系统通过氧化生物素酚在过氧化氢存在下实现分钟级标记，其升级版APEX₂进一步降低细胞毒性。TurboID及其分裂版本Split-TurboID通过定向进化获得超强催化活性，能捕捉快速动态的蛋白互作，特别适用于神经元突触毫秒级信号事件的研究。

2O₂存在时氧化生物素酚产生自由基标记邻近蛋白。'>

神经科学应用突破

在抑制性突触研究中，Uezu等通过病毒递送gephyrin-BirA融合蛋白，首次鉴定出181个抑制性突触后密度(iPSD)蛋白，包括调控GABA能抑制的新蛋白InSyn1。Spence团队则用Wrp-BirA标记树突丝状伪足，发现肌动蛋白调节因子CARMIL₃对AMPA受体(AMPAR)突触定位的关键作用。

针对帕金森病相关的中脑多巴胺能(mDA)神经元，Hobson采用APEX₂技术揭示纹状体轴突富含代谢和神经传递相关蛋白，为神经退行性病变机制研究提供新视角。在自闭症(ASD)研究领域，Murtaza通过BioID₂绘制41个ASD风险基因的PPI网络，发现线粒体功能与突触传递的共同通路异常。

细胞类型特异性探索

Dumrongprechachan开发的Cre依赖性APEX₂报告小鼠，可在1小时内完成谷氨酸能/GABA能神经元的特异性标记。Sun团队通过AAV递送TurboID，获得约10,000个神经元/星形胶质细胞特异性蛋白。Kumar则发现阿尔茨海默病早期，小清蛋白(PV)中间神经元已出现线粒体功能障碍和突触蛋白丢失。

新兴技术与未来方向

光催化PL技术如PhoTag利用450nm蓝光激活黄素催化剂，实现酪氨酸残基的特异性标记。钙激活Split-TurboID(CaST)通过钙调素-M₁₃肽段重组记录神经元活动，在自由活动动物中捕获钙信号依赖的蛋白互作。抗体识别生物素化(BAR)技术则突破遗传操作限制，在固定人脑组织中发现α-突触核蛋白病理网络。

磷酸化蛋白质组学方面，pAPEX和SubMAPP技术结合PL与磷酸化富集，揭示MAPK₁/PKA激酶底物的时空动态。多组学整合方面，FucoID通过岩藻糖基转移酶标记肿瘤浸润淋巴细胞，结合单细胞RNA测序(scRNA-seq)解析免疫-肿瘤互作图谱。

挑战与展望

当前PL技术仍面临内源性生物素化蛋白干扰、标记时空分辨率有限等挑战。通过肽段级富集直接鉴定生物素化位点，或基因敲除羧化酶可降低背景噪音。未来，整合超分辨率PL(SR-PL)与冷冻电镜等技术，将推动神经环路分子架构研究进入原子尺度，为神经精神疾病治疗靶点发现提供全新范式。