RNA与蛋白质之间的相互作用广泛参与RNA加工、转运、翻译以及降解等生命过程，其异常与肿瘤、神经退行性疾病和代谢疾病密切相关。然而，由于RNA-蛋白质复合物具有动态、瞬时和非共价的特点，如何在活体动物中保持其天然状态并进行大规模分析，一直是该领域面临的重要挑战。

目前广泛采用的254 nm紫外光交联技术虽然能够有效固定RNA-蛋白复合物，但紫外光组织穿透力深度不足0.1 mm，难以应用于活体动物研究。因此，开发一种能够在活体深层组织中实现RNA-蛋白互作原位捕获的新技术具有重要意义。

近日，国家蛋白质科学中心（北京）、医学蛋白质组全国重点实验室秦伟捷团队与东北大学舒杨团队合作，开发了一种近红外光触发的活体生物大分子交联与标记系统（IVCT-LAUC），首次实现了活体小鼠器官内的RNA-蛋白复合物的大规模捕获与分析。

图1.通过近红外光触发的原位上转换光催化进行RNA-蛋白复合物交联和标记方法示意图

研究团队利用镧系元素掺杂的上转换纳米颗粒作为“纳米光转换器”，将组织穿透能力优越的808 nm近红外光转换为254 nm紫外光以及450/650 nm可见光。转换产生的254 nm紫外光用于原位交联RNA与蛋白质，而可见光则激活光敏剂产生单线态氧，实现RNA的生物素化标记。这样，仅需单一近红外激发光源即可同步完成RNA-蛋白复合物的固定与标记。

实验结果表明，该系统能够在秒级时间尺度内捕获动态RNA-蛋白互作，并成功在活体小鼠肾脏和脾脏中实现RNA结合蛋白（RBP）的富集鉴定。其中，在小鼠肾脏中鉴定出1709种RBPs，在脾脏中鉴定出563种RBPs，且与已报道RBP数据库具有高度重叠，验证了该方法的可靠性和特异性。

图2.活体小鼠肾脏RBPs的全局分析。（a）采用SDS-PAGE比较IVCT-LAUC联合808 nm照射与补骨脂素探针联合254 nm紫外照射在活体小鼠肾脏中进行RNA-蛋白质复合物交联的效果。（b）三次实验中肾脏RBPs富集量的定量重复性。（c）利用IVCT-LAUC鉴定的小鼠肾脏RBPs的GO功能富集分析。（d）每个功能类别中与翻译相关的蛋白质数量。（e）具有经典和非经典RBD的已鉴定RBP的数量。（f）小鼠肾脏中已鉴定RBPs的通路富集分析

除了基础研究应用以外，团队还利用该平台研究了两种RNA-蛋白互作调控药物-Rocaglamide和MS-444在活体动物中的作用，研究发现，该技术不仅能够验证已知靶点，还可系统的揭示潜在脱靶RBPs及相关信号通路变化，为RNA靶向药物的体内作用机制研究和安全性评估提供了全新工具。

这一成果近期发表于化学与材料科学学科国际顶级旗舰期刊Journal of the American Chemical Society。文章的通讯作者为秦伟捷研究员和舒杨教授，第一作者为东北大学博士研究生赵进果。

论文信息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.6c06480

A Near-Infrared-Triggered Luminescence-Activated System for InVivo Biomacromolecular Tagging and Photocatalytic Crosslinkingfor Large-ScaleInvestigation of RNA-Protein Complexes in LivingMice

Jinguo Zhao, Tong Liu, Yajie Jiao, Zhuokun Du, Bin Fu, Wanjun Zhang, Zhipeng Fan, Yuxin Qin, Zhiya Fan, Jianhua Wang, Yang Shu, Weijie Qin

J. Am. Chem. Soc.,DOI: 10.1021/jacs.6c06480