近日，中國科學院生物物理研究所徐平勇研究組開發(fā)出普適性強的內(nèi)源蛋白標記技術ANGEL，解決了無熒光小肽基因敲入時無法進行高通量篩選的問題。

ALFA標簽是僅含13個氨基酸的理性設計標簽，具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性。研究團隊發(fā)現(xiàn)，與ALFA標簽特異性結合的，高親和力納米抗體NbALFA的穩(wěn)定性，依賴于ALFA標簽：在無ALFA肽段時，NbALFA可被部分降解；當細胞內(nèi)ALFA標簽水平升高時，NbALFA信號增強。

基于這一特性，科研團隊開發(fā)了小肽基因敲入可視化和快速篩選新技術，并命名為ANGEL。ANGEL技術對NbALFA進行定向進化改造，獲得突變體mutNbALFA。該突變體在無ALFA標簽時快速降解，而在ALFA標簽存在時產(chǎn)生強熒光信號。這種“抗原穩(wěn)定抗體”特性使ALFA標簽基因敲入細胞克隆，能夠通過熒光信號增強被高效識別。此后，團隊構建出NbALFA-熒光蛋白融合體整合到基因組中的穩(wěn)定細胞系，確保在沒有ALFA標簽時NbALFA表達水平均一。團隊利用CRISPR技術，將ALFA標簽敲入目標基因位點，檢測NbALFA-熒光蛋白信號變化，以篩選編輯細胞。

ANGEL技術展現(xiàn)出適用性，可內(nèi)源標記CKAP4、SEC61B、RTN4、Vimentin、核孔蛋白NUP96/NUP35、組蛋白H2BC21、CBX1、核纖層蛋白LMNA、肌動蛋白，以及分子量達264 kDa的核斑核心蛋白SON等。更重要的是，在天然細胞環(huán)境中，研究人員利用標簽，同步實現(xiàn)了精準內(nèi)源蛋白標記、串聯(lián)標簽信號放大、蛋白動態(tài)實時示蹤、靶向降解誘導、蛋白互作網(wǎng)絡解析五大功能整合。

同時，ANGEL技術可擴展到其他小肽的內(nèi)源蛋白標記，將一個或多個小肽標簽寫入基因組特定位點。通過熒光納米抗體實現(xiàn)內(nèi)源蛋白多色標記，適用于不同組織深度的成像需求，還能夠兼容多種成像模式。

這一技術為探討內(nèi)源蛋白的生物學功能，提供了實時可靠的“一站式”平臺，克服了傳統(tǒng)過表達系統(tǒng)的局限性，為蛋白質(zhì)功能研究和藥物開發(fā)開辟了新途徑。同時，該技術有望提升科研人員對蛋白質(zhì)動態(tài)調(diào)控網(wǎng)絡的認知，為精準醫(yī)學研究提供工具。

8月29日，相關研究成果發(fā)表在《自然-化學生物學》（Nature Chemical Biology）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項等的支持。