解码细胞的语言：揭示细胞器通讯背后的蛋白质

浦项工业大学、大邱天主教大学医学院和首尔国立大学之间的一项合作揭示了一种识别细胞器通信中关键蛋白质的新策略。这种方法提高了我们在特定空间和时间背景下精确定位细胞器相互作用所必需的蛋白质的能力。

　　

在细胞生物学中，在分子水平上揭示细胞功能的复杂性仍然是一个重要的努力。重要的科学焦点已经放在了解细胞器接触部位的相互作用，特别是线粒体和内质网(ER)之间的相互作用。这些位点是交换基本生物分子的关键枢纽，如脂质和钙，这对维持细胞稳态至关重要。这种细胞器间通讯的中断与包括神经退行性疾病在内的各种疾病的发病有关，这强调了阐明细胞器相互作用的机制的必要性。然而，由于缺乏可用的工具，这些动态复合物的研究面临着重大挑战，使了解er -线粒体接触位点的探索变得复杂。 

基于这一需求，POSTECH、大邱天主教大学医学院和首尔国立大学的科学家们合作开发了一种名为“OrthoID”的新策略。在《自然通讯》中，OrthoID通过提高我们识别在这些关键对话中充当介质的蛋白质的能力来解决这一挑战。 

传统的方法主要依赖于来自自然界的链亲和素-生物素(SA-BT)结合对系统来标记和分离这些中介蛋白。然而，这种方法有其局限性，特别是在捕获两种不同细胞器之间蛋白质相互作用的全谱时。OrthoID通过引入额外的合成结合对cucbit [7]uril-adamantane (CB[7]-Ad)来克服这些限制，与SA-BT一起工作。相互正交结合对系统的组合允许更精确地识别和分析在内质网和线粒体之间自由转运的中介蛋白，促进对细胞器接触位点相关蛋白的更深入探索，并揭示其在细胞功能和疾病机制中的作用。 

通过细致的实验，研究人员已经证明了OrthoID在快速准确地标记细胞器通信动态过程中涉及的蛋白质方面的功效。通过利用正交结合对系统的邻近标记技术(APEX2和TurboID)，该方法有效地标记和分离了促进线粒体和内质网之间关键相互作用的蛋白质。这种方法不仅鉴定了已知的参与er -线粒体接触的蛋白质，而且还发现了新的候选蛋白质，包括LRC59，其在接触部位的作用以前是未知的。此外，他们还成功地确定了在关键细胞过程(如线粒体自噬)中er -线粒体连接处发生结构和位置变化的多种蛋白质组，其中受损的线粒体是降解的目标。 

“OrthoID的灵活性和模块化是其最大的优势之一。浦项工业大学领导这项研究的金基文教授说。这种适应性不仅允许研究各种细胞器接触位点，而且为探索复杂的细胞通信开辟了新的途径，克服了现有方法的技术限制。” 

大邱天主教大学医学院的Kyeng Min Park教授补充说:“OrthoID是一种多功能和有用的研究工具，旨在解码细胞通信的复杂语言。它有望促进对理解细胞健康、阐明疾病机制和促进新治疗策略发展具有深远影响的发现。” 

合作团队包括化学学系的Kimoon Kim教授和Ara Lee博士，浦项科技大学(POSTECH)先进材料科学部的Gihyun Sung博士，大邱天主教大学医学院的Kyeng Min Park教授，化学学系的Hyun-Woo Rhee教授和首尔国立大学生物科学学院的Jong-Seo Kim教授。 

这项工作得到了韩国国家研究基金会(NRF)和基础科学研究所(IBS)的支持。