分享一篇发表在Molecular Cell上的文章，题目为"Single-molecule live imaging of subunit interactions and exchange within cellular regulatory complexes"，通讯作者是来自加州大学伯克利分校的Robert Tjian教授和Xavier Darzacq教授。Tjian教授是细胞基因表达调控领域的专家，Darzacq教授则专注于活细胞成像技术开发。他们合作开发了一项突破性的单分子成像技术，用于研究转录调控复合物的动态变化。

转录延伸因子P-TEFb在RNA聚合酶II的转录暂停释放中起关键作用，但其活性受到7SK核糖核蛋白复合物的抑制。虽然已有研究表明多种刺激可调控P-TEFb的活性状态，但这些调控过程在活细胞中的动态变化一直难以直接观测。研究团队在本文中报道了一项名为PAPA-fSMT的技术，首次实现了在活细胞内对天然蛋白复合物相互作用的单分子水平实时观测。

这项技术将目标蛋白分别标记为"发送者"和"接收者"，利用光激活原理来特异性检测分子间相互作用。具体来说，发送者蛋白用HaloTag标记并连接JFX549荧光团，接收者蛋白则用SNAPf标记并连接可光激活的JFX650荧光团。检测过程分为三个关键步骤：首先用强红光使接收者荧光团进入暗态，然后用绿光激发发送者来激活邻近的接收者，最后用紫光作为对照非特异性激活所有接收者。结合自动化快速单分子追踪技术和高通量成像平台，研究人员能够以前所未有的精度解析蛋白复合物的动态行为。

应用这项技术，研究团队取得了多项重要发现。他们首次直接观察到转录延伸因子P-TEFb与其抑制复合物7SK的相互作用动态，发现这些复合物主要处于游离状态，扩散系数为2-3 μm²/s，只有不到10%结合在染色质上；并且，当使用Cdk9抑制剂处理细胞时，P-TEFb能迅速从7SK复合物解离。

研究还揭示了异质核核糖核蛋白hnRNPR通过其N端NURR结构域特异性识别7SK复合物的分子机制，以及共激活因子BRD4通过溴结构域促进P-TEFb与染色质结合的调控方式。这些发现不仅深化了我们对转录调控机制的理解，更展示了PAPA-fSMT技术在研究活细胞内分子相互作用方面的强大能力。这项技术的突破性在于它克服了传统生化方法需要细胞裂解的局限，首次实现了对内源蛋白复合物动态相互作用的直接观测，为研究转录调控、信号转导等关键生物学过程提供了全新的研究工具。未来，随着荧光标记技术的进一步发展，这项技术有望在更广泛的生物学研究领域发挥重要作用。

本文作者：YDH

责任编辑：TZS

DOI：10.1016/j.molcel.2025.06.028

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.molcel.2025.06.028