近程標籤簡介

瞭解生物分子之間的互動關係可以帶來生物學上的基本發現，並對了解人類疾病的進程有顯著的影響。

最近，一種揭示這些相互作用的無偏倚策略被開發出來，稱為接近標籤。在這裡，感興趣的生物分子會被附加到一個「天線」上，這個「天線」在受到刺激時會催化產生反應物質。這些反應物質可以 「標記 」附近的生物分子，這些生物分子可以在下游進行分析，從而得到相互作用的蛋白質（或核酸）列表，用來測量它們與天線的接近程度或距離（圖 1）。

圖 1. (左側）「天線」可近距離標示附近的分子。(右側）融合至「天線」的感興趣蛋白質可用於產生反應性中間體。

細胞表面接近性標籤的挑戰

近年來，對於天線和反應性中間體的特性已經進行了深入的探討，大多數的變化都是基於工程化的生物素連接酶或過氧化物酶。這些系統是由生物素和過氧化氫的加入所觸發，分別提供活化的酯和苯氧基自由基中間體（圖 1，右圖）。這些活性中間體的溶液半衰期介於 1 ms 到 1 min 之間；在細胞擁擠的環境中，這些中間體快速與生物分子反應 - 限制自由擴散。然而，在細胞外空間，溶液半衰期長會導致標記半徑非常大，進而產生冗長的已識別蛋白質清單（圖 2）。這對於經常需要驗證假陽性、浪費寶貴資源的實踐者來說是一個重大問題。

圖 2. 目前在細胞外空間進行的近距標記會導致許多假陽性結果。

ATLAS µMap套件用於高解析度近距離標籤

最近，普林斯頓的 MacMillan 教授研究小組與 Merck 的科學家合作開發了一種方法來解決這些問題。他們詢問，是否有可能透過產生溶液半衰期明顯較短的碳烯反應中間體，來提供解析度更高的標籤平台。這些碳烯是透過铱催化劑使芳基二氮丙啶光敏化而催化形成的。將這些铱催化劑拴在抗體上，這種方法就能提供膜蛋白微環境的短半徑圖譜（圖 3A）。

圖 3. (A)活化附著在抗體上的铱催化劑，會產生碳化反應的中間體，在細胞外空間進行近距離標記的半衰期較短。 (B) Atlas 套件提供了一種方法，可將铱催化劑附著在感興趣的抗體上。

優點

• 容易納入靶向抗體
• 標籤半徑短
• 高時間解析度
• 以高保真度調查任何膜微環境

參考資料

1. Geri JB, Oakley JV, Reyes-Robles T, Wang T, McCarver SJ, White CH, Rodriguez-Rivera FP, Parker DL, Hett EC, Fadeyi OO, et al. 2020. Microenvironment mapping via Dexter energy transfer on immune cells. Science. 367(6482):1091-1097. https://doi.org/10.1126/science.aay4106