蛋白质或蛋白质复合物的邻近蛋白对于其结构和功能的调控有着重要的作用，这正如一个人的亲戚朋友对其及其家庭成员的生活和工作所带来的影响一样。基于抗坏血酸过氧化物酶（APEX）的空间邻近标记技术是近年来发展起来的解析蛋白或蛋白质复合物邻近蛋白质组的有效手段。通过将APEX与目标蛋白融合并在细胞内表达，APEX可以将目标蛋白周围半径为20nm空间内的其它蛋白都加上生物素标签，从而可以利用亲和层析纯化被生物素标记的蛋白。结合质谱技术对纯化的蛋白进行鉴定，就可以解析目标蛋白的邻近蛋白质组。该技术目前已经在动物细胞内得到了广泛的应用并导致了一些重要的发现，但在植物或其它光合生物上的应用才刚刚起步，主要技术挑战是反应底物和催化剂的有效递送以及非特异性背景蛋白的去除。
中国科学院遗传与发育生物学研究所汪迎春研究组通过摸索一系列的实验条件，在光合模式蓝细菌Synechocystis PCC 6803中建立了一套高效的基于APEX的邻近标记技术体系。通过将APEX与光合系统II放氧复合物的一个亚基PsbO融合并在细胞内表达，同时设置多重对照以去除非特异性背景，成功标记并以高分辨率解析了PsbO的邻近蛋白质组，而光合系统I及其它背景蛋白都得到了有效去除。已解析的PsbO邻近蛋白质组包括定位于类囊体膜上的38个跨膜蛋白和定位于类囊体囊腔的93个蛋白,这其中部分蛋白已知可以参与光合系统II的组装及结构和功能的调控，而另一部分蛋白的功能或其与光合系统II的关系未知，但可视为潜在的光合系统II的新型调控蛋白。这些成果不但对于研究光合系统II调控机制具有重要的意义，而且对于空间邻近标记技术在高等植物中的应用也可以提供重要的借鉴。
该项研究成果于2022年11月7日在线发表于Molecular & Cellular Proteomics杂志(DOI:10.1016/j.mcpro.2022.100440)。汪迎春研究组在读博士生肖珍和黄成成为该论文的共同第一作者。该工作得到中科院战略先导计划，国家科技部及国家自然科学基金项目的支持。
图：光合系统II放氧复合体邻近蛋白质组鉴定流程
