捕捉生命的“蛛丝马迹”：新型邻近标记技术全解析
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2026-04-27
在生命科学领域，蛋白质不仅是生命活动的执行者，更是一个庞大社交网络中的活跃分子。研究蛋白质如何与核酸、小分子或其他蛋白质相互作用（PPI, PNI, PSMI），是揭示疾病机制和药物开发的核心。然而，传统的研究手段如免疫沉淀（IP）或Pull-down往往面临“假阳性高”、“难以捕捉弱相互作用”以及“膜蛋白难研究”等痛点。邻近标记技术，正是为了应对这一挑战而生的革命性解决方案。
一、技术原理
传统方法如免疫沉淀（IP）或Pull-down，依赖于分子间的非共价结合。这种结合往往脆弱且短暂，就像两个陌生人在拥挤的派对上匆匆一握，稍有扰动便会松开。这导致许多微弱的、瞬时的相互作用在实验过程中丢失，或者因为结合不牢固而产生大量背景噪音。
邻近标记技术巧妙地结合了链霉亲和素（Streptavidin）-生物素（Biotin）系统与结核分枝杆菌的类泛素化标记系统。
简单来说，这项技术通过三个核心元件协同工作：
①诱饵（Bait）： 你感兴趣的分子（如小分子药物、DNA、RNA或蛋白质），预先偶联上生物素（Biotin）。
②标记系统（SPIDER System）： 包含两个关键蛋白——PafA（类泛素连接酶）和SAm-PupE（改造过的链霉亲和素-类泛素蛋白融合体）。
③猎物（Prey）： 与诱饵相互作用的靶蛋白。
在标记系统中主要作用元件有三个部分：Streptavidin 与PupE融合表达蛋白（简称SA-PupE）、PafA、Biotin-Bait。其作用过程大致分为两步：首先Biotin-Bait 与SA-PupE 结合导致Bait 与PupE产生空间上的邻近；其次，在PafA 的作用下，与Biotin-Bait 邻近的蛋白质的赖氨酸残基被共价连接上不同分子数的单体SAm-PupE ，分子量增加约18 kDa。由于Biotin 与Streptavidin 相互作用是目前自然界已知最强的非共价结合，并且能够耐受较为严苛的环境不会解离，如加热、8 M尿素洗脱等，因此在SPIDER 体系中，可以将Bait 与Prey 的结合模式认为类似于共价结合。
二、实验操作
图1. SPIDER邻近标记技术实验操作
三、技术优势
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技术类型 |
传统 Pull-down |
现有邻近标记 (BioID/APEX) |
SPIDER (新型邻近标记) |
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结合方式 |
非共价结合（较脆弱） |
非共价结合 |
共价结合 (极其牢固) |
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洗涤条件 |
温和洗涤（易残留杂质） |
中等强度 |
严苛洗涤 (8M尿素) |
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主要痛点 |
假阳性高，易丢失弱互作 |
背景噪音大，融合签可能干扰互作 |
只能用于体外进行操作 |
1.高特异性与低背景： 得益于共价连接，SPIDER允许使用8M尿素等严苛变性条件进行洗涤。这能彻底洗掉非特异性吸附的杂蛋白，只留下真正的“互作伙伴”，极大降低了假阳性。
2.广谱适用性： 任何能偶联生物素的分子都可以作为“诱饵”。这意味着它不仅适用于蛋白质，还能用于小分子药物、DNA、RNA以及脂类等生物分子的靶点筛选。
3.破解“膜蛋白”难题： 传统的Pull-down很难研究细胞膜表面的受体蛋白，因为提取膜蛋白非常困难。SPIDER支持活细胞表面标记，无需提取膜蛋白即可直接在细胞表面捕捉互作对象（如SARS-CoV-2刺突蛋白的受体鉴定）。
4.捕捉“弱”互作： 对于那些结合力弱、瞬间即逝的蛋白质互作，SPIDER的共价锁定机制是最佳捕手。
四、应用范围及案例
新型邻近标记技术可在已知诱饵分子的情况下，在混合、复杂样本（包括细胞/组织裂解液、完整细胞等）中鉴定或发现其互作的蛋白质。它是一项体外实验，需要外源加入生物素标记的诱饵分子，若诱饵分子是蛋白则需要纯化的重组蛋白，不能是过表达蛋白；若诱饵分子是代谢小分子，也需外源加入。
图2为该技术应用于m6A RNA结合蛋白发现实验，可见常见的m6A RNA reader蛋白（ YTHDF1, YTHDF2 and YTHDF3 ）均可被试剂盒检测出来。
图2. SPIDER应用于m6A RNA结合蛋白发现实验
图3为蛋白质被pull-down并通过LC-MS分析，然后与S. xiamenensis 318的蛋白质数据库进行比对。DNA片段B1、B2、B3和B4分别捕获了1237、1232、1233和1237种蛋白质。
图3. SPIDER系统捕获的转录调控因子
五、产品推荐
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产品货号 |
产品名称 |
规格 |
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SPIDER邻近标记小分子 Pull-Down试剂盒 |
4 T/8 T |
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SPIDER邻近标记RNA Pull-Down试剂盒 |
4 T/8 T |
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SPIDER邻近标记DNA Pull-Down试剂盒 |
4 T/8 T |
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SPIDER邻近标记膜蛋白 Pull-Down试剂盒 |
4 T/8 T |
