多产学者Nature公布蛋白研究新技术

　　

生物通报道：来自伊利诺斯大学厄尔本纳-香槟分校分校，霍德华休斯医学院等处的研究人员研发了一种新型蛋白分析技术，能帮助研究人员获得胞内单一蛋白复合物的直观图像，这种称为SiMPull（single-molecule pull-down）的方法能帮助科学家们更深入的分析各种体内蛋白。这一研究成果公布在Nature杂志上。

文章的通讯作者是来自伊利诺斯大学厄尔本纳-香槟分校分校的Taekjip Ha教授，和华裔学者向阳助理教授，Taekjip Ha教授在蛋白研究技术方面获得了许多重要的成果，是一位多产的学者，就今年上半年，其研究组就发表了一篇Nature，一篇Nature Methods，两篇PNAS，一篇Nature Chemical Biology等。另一位作者向阳博士本科毕业于武汉大学生物学系，之后在俄勒冈医科大学获得博士学位，并在斯坦福大学完成博士后研究，目前主要从事肾上腺素受体等G蛋白偶联受体在心脏疾病和阿尔兹海默病中的作用，采用单分子及活体细胞成像技术以及转基因动物研究心力衰竭和阿尔兹海默等疾病的发病机制，探寻其新的治疗靶点。

蛋白复合物执行多项细胞功能，同一蛋白参与不同的复合物能实现不同的功能。对蛋白相互作用进行分析，是了解细胞功能和调控的关键，然而目前的识别胞内蛋白相互作用的方法不能够揭示体内结合的突变部位。

在这篇文章中，研究人员建立了一种新型蛋白分析技术：SiMPull（single-molecule pull-down），这种方法能将传统的pull-down 实验和荧光显微技术结合起来，可以帮助研究人员获得胞内单一蛋白复合物的直观图像。SiMPull方法能区分一种蛋白的多种关联状态，同时还可以通过“光漂白”层次分析来确定复杂的化学计量特征。

这一方法可以分析体内蛋白复合物中包含有多少种蛋白，每种蛋白是什么，SiMPull方法应用广泛，可以用于多种蛋白，包括来自组织提取物、细胞器及膜蛋白的体内蛋白样品，为分析生物途径中的蛋白复合物提供了一种快速，灵敏，有效的平台。

Taekjip Ha教授还曾与另外一位华裔学者，鲁毅（Yi Lu，音译）教授合作，利用一种高度敏感的技术发现了一种铅特异性脱氧核酶（a lead-specific DNAzyme）利用“锁-钥匙”模式反应的机制。

研究人员在单分子荧光共振能量转移（single-molecule fluorescence resonance energy）技术的基础上在靶标分子上加上了两种染料分子——绿色和红色，然后用激光激活，这样一些能量从绿色染剂转移到了红色染剂，转移的多少依赖于两种染剂的距离。从而证明了铅特异性脱氧核酶利用“锁-钥匙”模式反应的机制，这不同于其它的脱氧核酶，由于存在锌离子或镁离子，同样的脱氧核酶利用的是“诱导契合”模式机制，这与核酶是相似的。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Probing cellular protein complexes using single-molecule pull-down

Proteins perform most cellular functions in macromolecular complexes. The same protein often participates in different complexes to exhibit diverse functionality. Current ensemble approaches of identifying cellular protein interactions cannot reveal physiological permutations of these interactions. Here we describe a single-molecule pull-down (SiMPull) assay that combines the principles of a conventional pull-down assay with single-molecule fluorescence microscopy and enables direct visualization of individual cellular protein complexes. SiMPull can reveal how many proteins and of which kinds are present in the in vivo complex, as we show using protein kinase A. We then demonstrate a wide applicability to various signalling proteins found in the cytosol, membrane and cellular organelles, and to endogenous protein complexes from animal tissue extracts. The pulled-down proteins are functional and are used, without further processing, for single-molecule biochemical studies. SiMPull should provide a rapid, sensitive and robust platform for analysing protein assemblies in biological pathways.