近日，中国科学院生物物理研究所徐平勇研究组开发出普适性强的内源蛋白标记技术ANGEL，解决了无荧光小肽基因敲入时无法进行高通量筛选的问题。
ALFA标签是仅含13个氨基酸的理性设计标签，具有优异的化学稳定性。研究团队发现，与ALFA标签特异性结合的，高亲和力纳米抗体NbALFA的稳定性，依赖于ALFA标签：在无ALFA肽段时，NbALFA可被部分降解；当细胞内ALFA标签水平升高时，NbALFA信号增强。
基于这一特性，科研团队开发了小肽基因敲入可视化和快速筛选新技术，并命名为ANGEL。ANGEL技术对NbALFA进行定向进化改造，获得突变体mutNbALFA。该突变体在无ALFA标签时快速降解，而在ALFA标签存在时产生强荧光信号。这种“抗原稳定抗体”特性使ALFA标签基因敲入细胞克隆，能够通过荧光信号增强被高效识别。此后，团队构建出NbALFA-荧光蛋白融合体整合到基因组中的稳定细胞系，确保在没有ALFA标签时NbALFA表达水平均一。团队利用CRISPR技术，将ALFA标签敲入目标基因位点，检测NbALFA-荧光蛋白信号变化，以筛选编辑细胞。
ANGEL技术展现出适用性，可内源标记CKAP4、SEC61B、RTN4、Vimentin、核孔蛋白NUP96/NUP35、组蛋白H2BC21、CBX1、核纤层蛋白LMNA、肌动蛋白，以及分子量达264 kDa的核斑核心蛋白SON等。更重要的是，在天然细胞环境中，研究人员利用标签，同步实现了精准内源蛋白标记、串联标签信号放大、蛋白动态实时示踪、靶向降解诱导、蛋白互作网络解析五大功能整合。
同时，ANGEL技术可扩展到其他小肽的内源蛋白标记，将一个或多个小肽标签写入基因组特定位点。通过荧光纳米抗体实现内源蛋白多色标记，适用于不同组织深度的成像需求，还能够兼容多种成像模式。
这一技术为探讨内源蛋白的生物学功能，提供了实时可靠的“一站式”平台，克服了传统过表达系统的局限性，为蛋白质功能研究和药物开发开辟了新途径。同时，该技术有望提升科研人员对蛋白质动态调控网络的认知，为精准医学研究提供工具。
8月29日，相关研究成果发表在《自然-化学生物学》（Nature Chemical Biology）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项等的支持。
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ANGEL流程示意图
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