SPIDER技术：解锁蛋白质相互作用的“新钥匙”

SPIDER技术：解锁蛋白质相互作用的“新钥匙”

蛋白质是生命活动的主要执行者，而蛋白质与其他生物分子之间的相互作用（如蛋白质-蛋白质相互作用PPI、蛋白质-核酸相互作用PNI、蛋白质-小分子相互作用PSMI等）在几乎所有生物过程中都起着关键作用。这些相互作用如同细胞内的“社交网络”，调控着信号传导、基因表达、代谢过程等重要生命活动。然而，研究这些相互作用并非易事，尤其是那些弱、瞬时或基于膜的相互作用，因为它们大多是非共价的，在实验过程中很容易丢失。

SPIDER技术的诞生

近日，上海交通大学陶生策团队在《SCIENCE CHINA Life Sciences》上发表了一项突破性研究成果，开发出了一种名为Specific Pupylation as IDEntity Reporter（SPIDER）的方法，用于鉴定蛋白质与其他生物分子的相互作用。这一技术的灵感来源于结核分枝杆菌的Pupylation途径，研究人员发现这种途径具有基于底物的邻近标记活性，即通过底物（Pup）与靶蛋白的邻近来引发反应，而非依赖酶的邻近。

SPIDER技术的工作原理

SPIDER技术的核心在于将非共价结合转化为共价结合。在实验中，只需准备生物素化标记的诱饵分子和目标样品（如纯化蛋白、细胞裂解物或细胞），通过SPIDER反应，诱饵分子与目标蛋白之间的非共价结合会被转化为目标蛋白与链霉亲和素（SA）之间的共价连接。这种共价连接极为稳定，使得目标蛋白可以通过生物素琼脂糖珠进行富集，并通过质谱鉴定。

SPIDER技术的优势

与传统的蛋白质相互作用研究方法相比，SPIDER技术具有显著的优势。首先，它适用于多种生物分子，且仅需对诱饵分子进行生物素化标记，这一过程可以在体内或体外进行。其次，SPIDER技术操作简单，类似于经典的免疫沉淀-质谱（AP-MS）方法，但无需担心诱饵分子的降解问题。此外，由于相互作用被转化为共价键，实验结果可以通过凝胶电泳轻松可视化，大大简化了验证过程。最后，SPIDER的关键试剂可以标准化大量制备并保存，便于后续高通量实验。

SPIDER技术的应用

陶生策团队系统地评估了SPIDER技术在鉴定蛋白质-生物分子相互作用中的应用。例如，在蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）研究中，SPIDER技术成功鉴定了原核蛋白去乙酰化酶CobB的新型底物。在蛋白质-核酸相互作用（PNI）研究中，SPIDER技术鉴定到了m6A修饰的新的潜在阅读器SRSF7，并揭示了THP-1细胞分化前后的mRNA-蛋白质相互作用组。此外，SPIDER技术还被用于鉴定小分子药物Lenalidomide的相互作用蛋白，并探索了SARS-CoV-2特异性受体在活细胞表面的分布。

SPIDER技术的未来

SPIDER技术的出现为蛋白质相互作用研究提供了一种全新的工具。它不仅能够高效、特异地鉴定蛋白质与其他生物分子的相互作用，还能简化实验操作，降低成本，提高研究效率。随着SPIDER技术的不断优化和推广，它有望在药物研发、疾病机制研究以及个性化医疗等领域发挥重要作用。

蛋白质相互作用研究一直是生命科学的前沿领域，而SPIDER技术的出现无疑为这一领域注入了新的活力。它不仅为科学家们提供了一种强大的工具，也为未来的医学研究和临床应用带来了新的希望。