当我们想研究细胞内两种蛋白质是否发生相互作用时，传统方法往往受限于弱的、短暂的或膜相关的结合。免疫共沉淀（Co-IP）需要较强的亲和力，酵母双杂交对膜蛋白束手无策。那么，有没有一种方法能把“近距离接触”的蛋白即时打上标签，再在温和的条件下把它们"钓"出来呢？邻近生物素标记技术（Proximity-dependent biotin identification，简称邻近标记）正是为此而生。

邻近标记的基本原理：给互作蛋白装上"分子灯塔"

邻近标记的核心思路非常巧妙：将一种能够催化生物素化的酶（如大肠杆菌生物素连接酶 BirA 突变体）与目标蛋白融合表达。这个融合蛋白在细胞内或体外被加上生物素后，会把周围一定半径内（通常约 10 nm）的邻近蛋白也标记上生物素。随后利用生物素与链霉亲和素之间极高的亲和力，用链霉亲和素磁珠进行 pull-down，结合质谱分析，就能系统地鉴定出目标蛋白的邻近蛋白网络。

换句话说，它不再依赖蛋白之间是否形成稳定复合物，而是记录“空间邻近”这一物理事实，大大拓展了互作组研究的边界。

技术演进时间线：从 BioID 到 UltraID

1. BioID：开辟邻近标记新范式

2012 年，Kyle Roux 课题组首次开发出 BioID（BirA*）。他们将大肠杆菌生物素连接酶 BirA 中一个关键位点突变（R118G），使其在生物素存在下能够催化邻近蛋白的赖氨酸残基发生非特异性生物素化。BioID 首次实现了活细胞内蛋白邻近关系的鉴定，但存在一个明显短板：标记反应非常慢，通常需要 18–24 小时才能产生足够的生物素化信号，这限制了它在研究动态生物学过程中的应用。

2. TurboID：速度的革命

2018 年，Alice Ting 实验室通过定向进化手段，从酵母展示文库中筛选获得了 TurboID。TurboID 在保留 BioID 标记半径的同时，将反应速度提升了两个数量级：在 10 分钟至 1 小时内即可完成标记。这一特性使研究短时间尺度的动态互作成为可能，例如细胞信号传导过程中瞬时的蛋白募集事件。

但 TurboID 的高速反应也伴随着更高的酶活性背景，高表达时可能对细胞产生一定毒性，且融合蛋白本身体积较大（约 35 kDa），在某些空间受限的实验体系中并不理想。

3. miniTurbo：更小的酶，更灵活的融合

针对 TurboID 体积较大的问题，研究者进一步截短获得了 miniTurbo（约 28 kDa）。更小的标签降低了对目标蛋白定位、折叠和功能的干扰，尤其适合对 N 端或 C 端标签位置敏感的蛋白研究。miniTurbo 同样具备快速标记能力，在要求低背景或小分子量标签的场景中具有明显优势。

4. AirID：低毒性的新选择

2020 年前后，日本理化学研究所团队开发出 AirID。该酶的设计重点在于降低高活性邻近标记酶对细胞活力的影响。相比 TurboID，AirID 在哺乳动物细胞中表达时毒性显著降低，同时仍能维持足够的标记效率，适合需要长期稳定表达的细胞系构建，以及原代细胞、干细胞等对毒性更为敏感的体系。

5. UltraID：面向蛋白-RNA互作的新突破

2026 年，中科院生物物理所相关研究团队在邻近标记技术领域取得新进展，UltraID 被提出并受到广泛关注。与前辈们相比，UltraID 最大的优势在于其极小的分子量，更适合用于对标签大小高度敏感的蛋白-RNA 相互作用研究。传统邻近标记酶由于体积较大，在 RNA 相关复合物中可能产生空间位阻或改变天然复合物构象；UltraID 通过结构精简，显著降低了对天然复合物的扰动，为转录后调控、RNA 结合蛋白（RBP）组学等方向提供了新的研究工具。

各代技术特点对比

选择建议：没有最好，只有最合适

邻近标记技术的选择应根据研究目的、目标蛋白特性和细胞类型综合考虑。如果研究快速信号事件，TurboID 是首选；如果关注细胞毒性或需要长期表达，AirID 更稳妥；若目标蛋白对标签大小敏感，或涉及蛋白-RNA 互作，UltraID 则是值得尝试的新方案。

纳孚生物可提供的服务支持

邻近标记技术虽然强大，但其实施高度依赖高质量的生物素化试剂、链霉亲和素磁珠以及标记酶表达载体。纳孚生物（Nafu Bio）在化合物定制合成与生物素标记服务领域积累了丰富经验，能够为高校科研团队提供 NHS-生物素、长链/短链生物素、可裂解生物素探针以及针对特定目标蛋白的定制标记方案，助力邻近标记实验从方案设计到下游质谱分析的全流程推进。

总结与展望

从 BioID 到 TurboID，再到 miniTurbo、AirID 和 UltraID，邻近生物素标记技术正在以更快的速度、更小的标签和更低的毒性不断进化。它不仅改写了蛋白质互作研究的方法学范式，也正在向蛋白-RNA 互作、亚细胞结构解析、药物靶点发现等更多领域拓展。可以预见，未来将有更多基于 UltraID 或新一代工程化邻近标记酶的工具涌现，为生命科学研究提供更精细的"分子尺"和"分子灯塔"。

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