利用单线态氧膜通透性实现跨膜蛋白胞内外双侧邻近标记的tmPhoxID方法

《Nature Communications》：Transmembrane PhoxID: photoproximity labelling across the plasma membrane in vivo

　　

摘要

跨膜蛋白在细胞转运、信号传导和细胞间通讯中发挥关键作用。这些蛋白的功能和动态受到质膜两侧相互作用的精确调控；因此，绘制这些相互作用组（互作组）的组成是分子生物学中的一个基本难题。邻近标记技术是实现这一目标的有效工具；然而，现有的依赖于膜不通透性反应性物种的方法通常只关注跨膜蛋白的胞外区域或胞内区域。在此，我们利用单线态氧的膜通透性，利用胞外锚定的光敏剂同时标记跨膜蛋白胞外和胞内两侧的邻近蛋白。我们将这种方法——称为跨膜PhoxID（tmPhoxID）——应用于小鼠活脑中多种受体（GRID2、GABA_AR和GRM1），并成功确定了它们特异的膜近旁胞内互作组。值得注意的是，对鉴定到的蛋白进行网络分析表明，该方法能够表征平行纤维-浦肯野细胞突触处形成的突触间纳米柱的天然组分。此外，我们的研究揭示了小鼠和人脑中一种先前未被表征的GABA_AR-CAMKV相互作用。我们的结果为实现跨膜和跨细胞的邻近标记提供了概念验证，为分析跨膜蛋白的互作组建立了一个强有力的平台。