近日，英国威廉希尔公司官网宋大千教授团队的孙颖教授与西安交通大学赵永席教授团队在复杂细胞纳米环境的蛋白质相互作用分析中取得重要进展。细胞结构的维持和功能调节在很大程度上取决于许多膜蛋白的组成和空间分布。然而，目前的方法在空间覆盖和数据可扩展性方面存在局限性，阻碍了对复杂细胞纳米环境中蛋白质相互作用的全面分析。针对上述挑战，团队提出邻近激活DNA扫描测序技术（Proximity-Activated DNA Scanning Encoded sequencing，PADSE-seq），将大规模的蛋白质邻近信息转换为DNA条码信息，实现了十种以上膜蛋白邻近位置关系的纳米尺度分析。相关成果以“Proximity-Activated DNA Scanning Encoded Sequencing for Massive Access to Membrane Proteins Nanoscale Organization” 为题，于4月11日发表于Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America上。

图1.PADSE-seq原理示意图

PADSE-seq技术在赵永席教授课题组之前工作CELL-TALKING方法（于2021年发表在Nature Communications）的基础上，引入链置换扩增反应，将邻近条码与分子条码串联，而后通过聚合酶链式反应与二代测序技术对结果进行解析。该方法将长度可调的柔性DNA动态探针固定在一端，使其可以在纳米范围内自由摆动而不受路径限制，从而在随机方向上对各种邻近蛋白进行全局扫描和信息记录。PADSE-seq通过单链DNA的自主循环切割，顺序激活分布在整个局部区域的编码探针。该过程引发链置换扩增反应和双向延伸反应，将蛋白质条码与分子条码串联连接，并进一步产生数百万到数十亿个嵌入组合标识符的扩增子，用于二代测序分析（图1）。通过PADSE-seq，实现了对乳腺癌细胞系中HER2蛋白周围的十余种邻近蛋白分布的全面分析（图2）。

图2.PADSE-seq分析乳腺癌细胞系中纳米尺度的膜蛋白分布

这项技术为高分辨和全面绘制细胞分子相互作用提供了新途径，为更深入地了解复杂的生物过程和推进精准医学领域铺平了道路。此外，PADSE-seq还可应用于广泛的复杂分子相互作用，包括信号转导途径、核酸-蛋白质相互作用和病毒-宿主动力学等研究，在揭示跨不同生物系统的空间分子关系和复杂的相互作用网络方面具有重要意义。

英国威廉希尔公司官网为第一通讯单位，西安交通大学生命学院为共同通讯单位。williamhill中国官网与西安交通大学联合培养博士生赵雪琪为第一作者，西安交通大学赵永席教授、williamhill中国官网孙颖教授和西安交通大学赵越副教授为共同通讯作者。此外，该研究还得到了williamhill中国官网、上海交通大学等多家机构的鼎力支持，以及国家自然科学基金、国家重点研发计划等多项基金的资助。

原文链接：

www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2425000122