推荐一篇发表在JACS上的文章，题目为“Tyrosinase-Based Proximity Labeling in Living Cells and In Vivo”，通讯作者是来自日本京都大学的朱浩助理教授和Itaru Hamachi教授，主要研究方向为生物细胞内有机化学修饰方法的开发。

邻近标记（Proximity labeling）是研究空间蛋白质组学的重要技术，但目前已有的邻近标记方法总存在一定的局限性，例如，APEX需要具有细胞毒性的H2O2激活，生物相容性差，BioID的标记动力学较差，TurboID受到高背景信号的影响。因此，本篇文章中作者开发了一种来自细菌的酪氨酸酶BmTyr，作为新型的邻近标记酶，实现了无H2O2、快速且低噪声的蛋白组标记。

酪氨酸酶是一种铜结合蛋白，可以与氧气结合，将苯酚或儿茶酚氧化成对应的邻醌，形成高反应性的亲电试剂，从而和邻近蛋白上的亲核位点反应，实现对邻近蛋白质组的标记。作者首先对酪氨酸酶进行了筛选，并选择了与人源酪氨酸酶相比体积更小、结构更简单且表达效果更好的来自巨大芽孢杆菌的酪氨酸酶BmTyr进行进一步研究。作者首先在体外利用荧光标记的苯酚探针证明了BmTyr可以很好地标记BSA蛋白，并通过LC-MS/MS证明了探针连接到了蛋白的赖氨酸和色氨酸残基上。作者还发现，醌可能会和细胞中丰富的亲核试剂GSH反应，但GSH反过来可以抑制醌的快速扩散，从而提高标记的空间分辨率。

接下来，作者将BmTyr标记应用于活细胞中感兴趣蛋白邻近蛋白质组的标记。作者将BmTyr与细胞核组蛋白H2B在HEK293T细胞中融合表达，作者通过外加CuCl2和苯酚探针的方式激活BmTyr，并发现缺少CuCl2、苯酚探针或BmTyr中任何一个条件都不能引发蛋白标记，其背景信号较低，优于TurboID。荧光凝胶电泳实验表明BmTyr在10 min时就可以标记出清晰的蛋白条带，其标记动力学优于需要数小时的BioID。作者还通过荧光成像测试了BmTyr在其他亚细胞器中的定位情况，并发现该酶可以实现线粒体、内质网内以及细胞表面的特异性蛋白质标记。作者还用含有脱硫生物素的苯酚探针标记蛋白，并进行了富集和质谱鉴定，作者鉴定到了645个蛋白，其中500个可以定位到细胞核。

最后，基于BmTyr标记较低的毒性，作者将BmTyr用于活体鼠脑中神经递质受体的邻近蛋白标记。作者首先在体外构建了两种神经递质受体的配体修饰的BmTyr，FITM-BmTyr和NAPS-BmTyr，分别将BmTyr锚定在代谢性谷氨酸受体Grm1和多巴胺受体Drd2上，将他们分别注射到活体鼠脑中，完成标记后将鼠脑切片进行成像或进行蛋白富集和质谱分析。FITM-BmTyr鉴定到了包含27个蛋白的蛋白质组， NAPS-BmTyr鉴定到了包含120个蛋白的蛋白质组，其中包括很多已知与Grm1或Drd2有相互作用的蛋白，证明了BmTyr用于活体标记的可靠性。

总之，作者开发了一种新型的邻近标记酶，酪氨酸酶BmTyr，可以实现活细胞与活体层面的感兴趣蛋白邻近蛋白质组的标记。

本文作者：ZCL

责任编辑：ZJ

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c13183

文章引用：DOI: 10.1021/jacs.3c13183