引言

在蛋白质组学研究中，如何高效、特异地捕捉蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络，一直是生命科学领域的核心挑战。传统的免疫共沉淀（Co-IP）技术存在低亲和力互作难以捕获、膜蛋白提取困难等局限。邻近生物素标记技术（Proximity Biotin Labeling, PBL）的出现，为这一难题提供了全新的解决方案。

技术原理

邻近生物素标记技术的核心逻辑十分巧妙：将生物素连接酶（如BirA及其突变体）与目标蛋白融合表达，当融合蛋白在活细胞中表达后，连接酶会在目标蛋白周围一定半径范围内（通常为10 nm），将生物素共价标记到邻近蛋白质的赖氨酸残基上。标记完成后，利用链霉亲和素（Streptavidin）珠子即可高效富集标记蛋白，结合质谱分析实现互作蛋白的鉴定。

技术演进脉络

BioID：开创者

2012年，K metre et al. 首次将大肠杆菌生物素连接酶BirA的突变体（R118G，称为BioID）应用于活细胞蛋白质互作研究。BioID具有温和的酶活性，可在活细胞内实现蛋白质邻近标记，但仍存在标记时间较长（通常需要数小时至过夜）、生物素化程度有限等问题。

TurboID：速度突破

2015年，Branon et al. 通过定向进化获得了BioID的改进版本——TurboID。与BioID相比，TurboID的标记速度提升了约10倍，仅需10分钟即可完成有效标记，大幅降低了长时间表达外源蛋白带来的细胞毒性风险。TurboID目前已成为邻近标记领域应用最广泛的技术之一。

AirID：低毒性方案

尽管TurboID标记速度快，但其持续的生物素连接活性在高表达水平下仍可能对细胞造成代谢负担。AirID（AirID2、AirID3等变体）通过优化酶活性和细胞定位信号，在保持较高标记效率的同时显著降低了细胞毒性，特别适用于对细胞状态要求严苛的实验体系。

UltraID：小分子量优势

UltraID是近年来发展起来的超小型生物素连接酶变体，分子量较TurboID进一步缩小，更容易被包装进病毒载体进行体内递送，同时在融合蛋白构建时对目标蛋白空间结构的影响也更小。

TransitID：时空精准控制

2025年，复旦大学高强团队联合中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所韩硕团队，在Nature上发表重要研究，提出利用邻近标记技术放大抗原诱导的细胞响应（"Amplifying antigen-induced cellular responses with proximity labelling"）。该研究展示了邻近标记技术在免疫学领域的全新应用可能，标志着这一技术正从"互作捕获"向"功能调控"方向拓展。

RNA-BioID与APEX：专用场景

除了蛋白质邻近标记，RNA-BioID技术将邻近标记策略拓展至RNA-蛋白质互作研究；而APEX（工程化抗坏血酸过氧化物酶）标记系统则利用辣根过氧化物酶的活性，在更短的时间尺度（秒级）内完成标记，适用于高时空分辨率的动态过程研究。

应用场景

邻近生物素标记技术目前已在多个研究方向发挥关键作用：

• 蛋白质互作网络构建：系统鉴定特定蛋白的互作伙伴，构建高精度互作图谱

• 细胞器蛋白质组学：将连接酶靶向特定细胞器，鉴定该细胞器的完整蛋白质组

• 膜蛋白研究：克服膜蛋白溶解性差、丰度低的难题，高效捕获膜蛋白互作网络

• 疾病靶点发现：通过比较正常与疾病状态下邻近标记谱的差异，发现新的疾病相关蛋白

• 药物作用机制研究：鉴定小分子药物的直接结合蛋白及下游信号复合物

技术选择建议

纳孚生物的技术支持能力

邻近生物素标记实验的成功，离不开高质量的生物素标记试剂和定制合成服务。纳孚生物在生物素标记化合物定制合成领域深耕多年，可为您提供：

• 生物素及生物素衍生物定制合成：从简单生物素活性酯到复杂生物素化探针，均可按需定制

• 高纯度标记试剂供应：所有产品均经过严格的质量控制，确保实验可重复性

• 专业技术咨询：我们的技术团队可根据您的实验需求，协助设计最优的生物素标记方案

联系我们

纳孚生物 — 专业化合物定制合成与生物素标记服务商