《Communications Chemistry》：Steric confinement-induced emission probe for monitoring protein conformations in live cells
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本研究针对活细胞内蛋白质构象动态变化监测困难的问题，开发了基于空间限域诱导发光的BIOSCE技术。通过将立体敏感荧光团MTPABP-Cl与HaloTag结合，该技术能够以毫秒级分辨率监测单个蛋白质构象变化，成功应用于钙调蛋白钙离子响应、FKBP-FRB相互作用以及BoNT/A中毒过程中SNAP25切割片段的空间分布追踪，为细胞信号转导研究提供了强大工具。
在细胞生物学研究领域，蛋白质构象变化如同分子世界的"变形金刚"，驱动着信号转导这一生命活动的核心过程。然而，要在活细胞的复杂环境中实时捕捉这些微观尺度的动态变化，科学家们一直面临着巨大挑战。传统的监测方法往往受限于时间分辨率或细胞相容性，难以实现真正意义上的原位动态追踪。正是为了解决这一瓶颈问题，研究人员在《Communications Chemistry》上发表了这项突破性研究。
为了攻克这一难题，研究团队开发了名为BIOSCE（BIOprobe based on Steric Confinement-induced Emission，基于空间限域诱导发光的生物探针）的创新技术。该技术的核心原理在于利用空间限域诱导发光机制，通过将立体敏感荧光团MTPABP-Cl与HaloTag蛋白特异性结合，实现从非发光状态到发光状态的可逆转换，从而反映蛋白质构象的实时变化。
主要技术方法
本研究主要采用蛋白质工程与荧光探针技术，将HaloTag蛋白与立体敏感荧光团MTPABP-Cl共价连接构建BIOSCE探针。通过活细胞成像技术，在毫秒至分钟级时间尺度上监测单个蛋白质构象动态变化。应用场景包括钙离子触发的钙调蛋白构象变化监测、FKBP-FRB蛋白质相互作用的rapamycin依赖性分析，以及肉毒杆菌神经毒素A（BoNT/A）作用下SNAP25蛋白切割过程的空间分布追踪。
BIOSCE技术验证与应用
研究人员首先通过钙调蛋白体系验证了BIOSCE的灵敏度。当细胞内钙离子浓度波动时，BIOSCE能够以毫秒级分辨率捕捉钙调蛋白的构象重排，证实了该技术在快速信号转导事件监测中的优势。
在蛋白质相互作用研究方面，团队选取了FKBP-FRB这一经典的rapamycin诱导二聚化模型。值得注意的是，BIOSCE对不同标记策略（FKBP标记或FRB标记）均表现出相似的敏感性，说明该技术具有广泛的适用性，不受标记位点选择的影响。
SNAP25蛋白加工过程追踪
最具说服力的应用体现在对突触相关蛋白SNAP25在肉毒杆菌神经毒素A（BoNT/A）中毒过程中的命运追踪。BIOSCE成功揭示了SNAP25切割片段在细胞内的空间分布差异，为理解神经毒素的催化加工机制提供了前所未有的动态视角。这一发现不仅证实了BIOSCE在复杂细胞过程中的应用价值，也为神经毒素作用机制研究开辟了新途径。
研究结论与意义
BIOSCE技术建立了一个通用性强的蛋白质构象监测平台，其毫秒级的时间分辨率和单分子水平的灵敏度为细胞信号转导研究带来了革命性突破。该技术能够直接评估瞬态细胞事件，为理解蛋白质构象变化在生理和病理过程中的作用提供了强大工具。相比传统方法，BIOSCE的非侵入性、高时空分辨率特点使其在药物筛选、疾病机制研究等领域具有广阔的应用前景。这项研究不仅解决了活细胞蛋白质构象动态监测的技术难题，更为生命科学研究提供了新的"分子显微镜"，有望推动细胞生物学研究进入一个全新的动态观测时代。
