今天给大家分享一篇Angewandte上的文章，“Expanding APEX2 Substrates for Spatial-specific Labeling of NucleicAcids and Proteins in Living Cells”，本文的通讯作者来自北京大学化学学院化学生物学系的邹鹏研究员。

     众所周知，真核细胞中具有高度区室化的细胞结构。为了分析亚细胞的蛋白质组，目前已经开发了许多空间特异性化学标记技术。这些技术通常利用可遗传的靶向的酶来催化高活性中间体的形成，例如生物素结合的苯氧基或生物素基5'-腺苷酸，这些活性中间体会与邻近的生物分子发生反应，实现邻近标记。其中APEX2具有高反应性和高时空分辨率的优势，已经被用一系列亚细胞器的蛋白质组，甚至是转录组的数据揭示。但是，目前的研究都使用了相同的APEX2底物——生物素-共轭酚（Btn-Ph）。在过氧化氢存在下，APEX2催化Btn-Ph氧化成苯氧基自由基，其与富含电子的氨基酸残基如酪氨酸反应。

     从化学的角度来说，APEX2产生的自由基的反应性和寿命可以通过芳环上的化学修饰来调节。目前的研究中，已经有科学家将Btn-Ph转换其他芳香族底物以达到除生物分子的邻近依赖性标记之外的目的。例如，用于产生电子显微镜对比的3,3'-二氨基联苯胺，用于比色测定的愈创木酚和用于荧光测定的Amplex Red。基于此，作者寻求通过扩大其底物的范围来改进APEX2标记，以实现更好的APEX2应用。

      在这项研究中，作者首先合成了七种生物素共轭的芳香族底物，包括羟基苯甲酰胺，羟基吡啶酰胺，苯胺和萘胺，这些化合物的氧化还原电位和解离能不同。作者分别用这些APEX2底物对蛋白质和核酸的反应性进行测试。其中，作者发现生物素-苯胺（Btn-An）和生物萘胺（Btn-Nap）作为新型探针，其对RNA和DNA的反应性显着高于Btn-Ph。因此，作者选择效果最好的Btn-An进一步调查。

     为了进一步评估APEX2介导的RNA标记在活细胞背景下的空间特异性和敏感性，我们在线粒体基质（mito-APEX2）中产生了稳定表达APEX2的HEK293T细胞系。作者发现Btn-An探针在qRT-PCR和mito-APEX2标记的高通量测序分析中，都能够成功地捕获了在线粒体中所有的13种线粒体信使RNA（MT-mRNA）和两种核糖体RNA（MT-rRNA），因此该方法具有阐述亚细胞转录组分析的能力。最后，这些数据证明APEX2介导的Btn-An标记可用于研究各种亚细胞区域中的局部转录组学。

     总而言之，这个扩展的APEX2探针组件为新型DNA / RNA标记技术，用于在细胞环境中有效标记RNA。

文章作者：LSC

文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201905949

文章引用：DOI: 10.1002/anie.201905949