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数据库Nat Chem Biol：北京大学邹鹏团队开发出秒级光标工具，重构亚细胞RNA蛋白时空动态
在真核细胞中，RNA和蛋白质的精确空间定位对于正常的细胞功能至关重要。基因编码的光催化邻近标记技术扩展了作者绘制亚细胞蛋白质组和转录组的能力，但其时间分辨率仍然有限。
2026年9月7日，北京大学邹鹏独立通讯在
Nature Chemical Biology
在线发表题为
Directed evolution of Lantern enables rapid RNA and protein proximity labeling
的研究论文。该研究介绍Lantern——一种通过定向进化优化的工程化黄素蛋白，其能够实现亚分钟级、空间分辨的细胞生物分子标记。
Lantern可靶向多种亚细胞区室，包括内质网（ER）、线粒体和应激颗粒（SGs），以绘制局部转录组（CAP-seq）和蛋白质组（CAP-MS）。使用Lantern，作者观察到富含N6-甲基腺苷的RNA在应激诱导后10分钟内被招募至SGs，并且ER近端RNA在早期SG组装期间与G3BP1结合。此外，Lantern被改造用于细胞表面标记（CAP-CELL），使得能够进行空间分辨的细胞分型和鉴定细胞-细胞相互作用。
总之，本研究将Lantern确立为一个强大的工具，为研究亚细胞分子网络的动态组织提供了前所未有的时间分辨率。
真核细胞被区室化以确保RNA和蛋白质的精确局部化。这些分子的快速重新分布构成信号转导、病毒感染和细胞周期调控等过程的基础。例如，在应激期间，细胞将特定RNA和蛋白质浓缩成称为SGs的无膜细胞器，其通过不同阶段组装。定义分子招募的时间序列对于理解细胞应激应答和应激颗粒（SG）功能至关重要。
邻近标记的近期进展使得能够在原位绘制亚细胞蛋白质组和转录组。工程化生物素连接酶（如BioID和TurboID）共价标记邻近蛋白质，但显示出有限的RNA标记效率并缺乏精确的时间控制。工程化过氧化物酶（如APEX2和HRP）通过产生短寿命自由基在数十纳米内标记蛋白质和RNA，从而改善时间分辨率。
光催化方法提供更精细的时间控制。例如，μMap使用光激活卡宾化学，尽管需要外源光催化剂可能引入背景标记。基因编码的光催化可通过将时间精度与降低的背景相结合来解决这些局限性。
图1.全文总结图（摘自
Nature Chemical Biology
）
作者先前开发了一种基于miniSOG的基因编码光催化邻近标记策略，其在蓝光照射下产生活性氧（ROS）以标记邻近生物分子。该方法能够在多个亚细胞区室中以高空间特异性进行转录组（CAP-seq）和蛋白质组（RinID/PDPL）绘图。
然而，需要长时间照射（15分钟，30 mW cm⁻²）限制了其捕捉SG组装等快速过程的能力。更近期，基于miniSOG变体（LOV*）的LITag能够实现秒级蛋白质组标记，但需要显著更高的光强度（450 mW cm⁻²），且其全转录组RNA标记性能仍不清楚。
在本研究中，作者通过定向进化工程化了一种miniSOG变体——Lantern，以实现活细胞中RNA和蛋白质的亚分钟级、空间分辨标记。Lantern使得能够进行转录组（CAP-seq）、蛋白质组（CAP-MS）和细胞空间组织（CAP-CELL）分析的发色团辅助邻近标记。
动力学转录组谱分析揭示富含N6-甲基腺苷（m6A）的RNA在应激后数分钟内快速招募至SGs，同时ER近端RNA在早期与G3BP1结合，提示ER在SG生物发生中的作用。蛋白质组分析进一步显示G3BP1相互作用组的动态重塑，包括m6A阅读器蛋白的时间依赖性招募。
总之，作者整合的转录组和蛋白质组分析支持一个模型，其中在SG组装期间RNA动员先于蛋白质招募。
参考消息：https://www.nature.com/articles/s41589-026-02313-y
