Angew. Chem. Int. Ed. | 光催化的化学交联用于活细胞中RNA相互作用蛋白的捕获
4月22日，生命中心、北京大学化学与分子工程学院陈鹏、邹鹏与北京大学化学与分子工程学院樊新元合作在Angew. Chem. Int. Ed.发表题为“Photocatalytic Chemical Crosslinking for Profiling RNA-Protein Interactions in Living Cells”的研究论文。
细胞中的RNA-蛋白质相互作用在体内受到精密的调控，对于RNA剪接、细胞定位、翻译以及降解等生物学过程至关重要。RNA-蛋白质相互作用的扰动会导致细胞功能缺陷进而引发包括神经退行性疾病在内的多种严重疾病。因此，RNA相互作用蛋白（RBP）的分析有助于揭示与疾病发生发展的相关机制，具有较高的研究价值。传统的分析方法主要是通过紫外交联使蛋白与RNA之间形成共价键的方式来获得RNA结合蛋白，但是紫外线照射会对细胞产生毒性，同时该方法的标记效率有待提高。为了解决这个问题，科学家们发展了基于邻近标记的RNA结合蛋白分析策略，但是这种方法需要对细胞进行转染处理，不适用于包括免疫细胞、原代细胞和组织在内的样品。
为了解决以上问题，作者致力于发展一种低毒性、高效率、广泛适用于各种样品的RNA结合蛋白分析策略。作者首先设计了一个可以在特定条件下与蛋白和RNA发生反应的双功能探针，其一端是氨基，另外一端是一个呋喃基团。同时作者使用曙红作为光催化剂，可以在蓝光照射下产生活性氧。在活性氧的作用下，含有富电子侧链的氨基酸（酪氨酸、色氨酸、组氨酸）被激活之后可以与氨基反应，探针另外一端的呋喃环会转化成1,4-烯二酮中间体进而与胞嘧啶反应，通过这种方式可以实现RNA与蛋白之间的连接。作者在小分子层面对两个基团的反应性进行了测试，发现它们分别可以与酪氨酸和胞嘧啶有效地反应，且受到细胞内活性物质（如GSH）的影响较小，因此作者认为该方法具有较好的标记效率和生物相容性。同时作者发现探针上的呋喃基团只能和RNA反应而不能和双链DNA反应，猜测可能是双链结构阻止了反应的进行，这也保证了本方法对于RNA结合蛋白的特异性。作者使用建立的方法对HK293T细胞中的RNA结合蛋白进行分析，与之前报道的方法相比，作者发展的新方法能够鉴定到更多的RNA结合蛋白。将鉴定到的RNA结合蛋白进行功能分析，大量的蛋白富集于RNA相关的通路，证明了方法的有效性。随后作者结合定量质谱技术监测了巨噬细胞在脂多糖（LPS）刺激条件下RNA-蛋白质相互作用的变化，并将该方法用于SARS-COV2 5’-UTR相互作用蛋白的鉴定，为疾病的治疗提供了新的线索。
总的来说，作者通过设计与RNA和蛋白质反应的双功能探针，与之前报道的方法相比，该方法具有较高的标记效率、生物相容性和普适性，可适用于组织样品的分析。同时，作者可以使用不同程度的激活条件实现时空分辨的RNA结合蛋白质组分析。但是作者也指出：活性氧的诱导会对细胞产生不可避免的伤害，因此作者在后续的研究中希望可以发展生物相容性更高或者反应更迅速的RNA-蛋白交联方法。
本文转自“王初课题组”公众号。
原文作者：XWD
责任编辑：LDY
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202202008
文章引用：DOI：10.1002/anie.202202008
