【技术应用】邻近标记技术HaloMap“照亮”细胞内部：揭示应激颗粒的奥秘

张开发
• 2026/4/16 2:02:14 • 15 分钟阅读

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【技术应用】邻近标记技术HaloMap“照亮”细胞内部：揭示应激颗粒的奥秘
在细胞内部无数分子井然有序地协作维持生命活动。然而当细胞面临氧化应激等外界压力时一些蛋白质和RNA会迅速“抱团”形成一种无膜细胞器——应激颗粒。它们在压力下保护遗传信息但压力消失后必须迅速“拆解”。如果这一过程失调可能与ALS、帕金森病等神经退行性疾病密切相关。然而应激颗粒是动态、短暂且无膜的传统方法难以捕捉其组成和变化。针对这一难题来自普林斯顿大学的MacMillan团队开发了一种创新的邻近标记技术——HaloMap并在《Nature Chemical Biology》发表研究成功揭示了应激颗粒在活细胞中的“拆卸机制”。01 什么是邻近标记技术邻近标记技术是一种能够“标记邻近蛋白”的高精度工具。研究者将一种催化元件如酶或光催化剂与目标蛋白融合当加入特定底物后催化元件会产生活性分子标记目标蛋白“周围”的蛋白。这些标记蛋白可被富集并鉴定从而绘制出“邻近蛋白网络”。HaloMap的优势在于高精度4 nm可区分直接相互作用者无需过氧化氢对细胞更友好可精准控制时间捕捉动态变化适用于活细胞保留真实生理环境。02 HaloMap如何揭示应激颗粒动态研究团队以G3BP1应激颗粒核心蛋白为“锚”在活细胞中构建HaloMap系统。他们首先验证了该系统能准确标记已知的应激颗粒蛋白并发现RPL4、PUM3、PDIA6等新组分展示了其高灵敏度。接着他们在应激颗粒形成与拆卸的不同时间点进行标记揭示了一个关键发现泛素化修饰是驱动颗粒拆卸的关键。泛素化就像给蛋白贴上“拆除标签”帮助细胞识别并清理这些临时结构。03 发现关键“拆卸工”HECT E3泛素连接酶更深入的分析发现一类名为HECT E3泛素连接酶的蛋白如ITCH、NEDD4L在此过程中扮演核心角色。它们通过添加K63连接的泛素链标记颗粒蛋白触发后续清除机制。抑制这些连接酶应激颗粒的拆卸明显延迟。研究还发现TOLLIP作为一个“泛素受体”能识别这些标记并招募自噬机制帮助细胞彻底清除颗粒。TOLLIP缺失同样导致拆卸延迟。进一步实验证实自噬通路在应激颗粒拆卸中起关键作用。激活自噬可加速颗粒清除为神经退行性疾病治疗提供了新思路。本研究不仅揭示了应激颗粒拆卸的分子机制更展示了HaloMap技术在活细胞、高精度、动态解析蛋白网络方面的强大能力。未来该技术有望应用于更多细胞内结构研究助力理解疾病机制并开发靶向治疗策略。参考文献Pan, C., Knutson, S.D., Huth, S.W. et al. μMap proximity labeling in living cells reveals stress granule disassembly mechanisms.Nat Chem Biol(2024).

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