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询价又双叒叕“钓”到大鱼了，Biacore助力发现番茄果实成熟的秘密
传统的「垂钓」方法如酵母双杂、免疫共沉淀等，不仅操作繁琐，而且成功率很低。而 Biacore 作为分子互作检测技术「金标准」，具有高灵敏度、高分辨率、无标记等技术优势，其卓越的性能和精准的数据质量，已经广泛应用到基础科研和药物开发的多个领域。不仅如此，Biacore 还有一项绝活，就是可以发现相互作用的未知因子。就在大家欢庆中秋国庆双节同乐时，Biacore 垂钓又双叒叕发文章啦。
图 1.《Plant Physiology》发表文章截图
果实成熟是一个受转录因子、激素和其他调节因子共同作用的复杂过程，在调控果实成熟的转录因子网络中，MADS-box 转录因子是一个重要的调节因子。SlFERL 作为 MADS-box 转录因子可能的靶基因，在果实成熟过程中具有潜在的作用。
研究人员结合遗传学和生化分析，找到了 SlFERL 上游的两个转录因子 RIN 和 Tomato AGAMOUS-LIKE1（TAG1），可以直接结合 SlFERL 启动子，激活其转录表达。
在构建的 SlFERL 过表达和 SlFERL RNAi 两种植株中，当野生型（WT）果皮开始变橙时，RNAi 的植株的果实还是绿色的，而过表达 SlFERL 植株的果实已经开始变红（图 2）。这表明 SlFERL 的生理学功能和果实的成熟密切相关。
图 2. SlFERL 过表达和 RNAi 对果实成熟的影响
Q：那么 SlFERL 又是通过哪些因子或途径调控番茄果实的成熟的呢？我们在学习高中生物时就知道，乙烯在水果成熟过程中起着关键性的作用。难道 SlFERL 调控番茄的成熟也与乙烯生物合成有关吗？
A：要回答这个问题，就必须要先找到与 SlFERL 蛋白相互作用的因子。而这正是一个典型的可以依靠 Biacore 垂钓解决的问题，所谓「垂钓」，就是用「已知」去找「未知」。
利用 Biacore 进行「垂钓」非常简单，只需要将已知的 SlFERL 蛋白固定在芯片上作为「鱼饵」，去钓取果实提取的混合物中与「鱼饵」结合的未知分子，然后再通过质谱鉴定钓得的未知分子就可以了（图 3）。
图 3. Biacore 分子垂钓实验过程
Biacore 内置的 inject and recover 程序，能够自动完成整个「钓鱼」过程：实验时只需要将番茄果实的粗提液放进设备中，Biacore 在每一个垂钓的循环中，直接进样番茄的粗提液流过固定 SlFERL 蛋白的芯片表面，粗提液中与 SlFERL 蛋白结合的分子就被 「抓住」留在芯片上，而不结合的部分直接排出，随后经过冲洗除杂、孵育洗脱，Biacore 将结合在芯片表面的分子自动回收到特定的管子里，这样反复多次即可回收到足够量的样品，然后将回收的样品直接用质谱进行鉴定就可以找到未知的因子了（图 4）。
图 4. Biacore 分子垂钓传感图
通过蛋白 Biacore 的垂钓实验，研究人员找到了与 SlFERL 结合的 S-腺苷蛋氨酸合成酶 1（S-adenosylmethionine synthetase 1，SISAMS1），SlSAMS1 是乙烯生物合成途径的关键酶，可以催化 L-蛋氨酸（L-Met）转化为乙烯的前体 S-腺苷蛋氨酸（AdoMet，SAM）。
至此，SlFERL 调控番茄果实成熟的网络就清晰的显现出来了：它不仅是 MADS-box 转录因子 RIN 和 TAGL1 的靶向调节基因，而且通过 Biacore 的垂钓找到了其下游的互作因子 SlSAMS1，SlFERL 蛋白通过与 SlSAMS1 协同作用，调控乙烯的生物合成通路，调节番茄果实的成熟（图 5）。SlFERL 对乙烯的产生和果实成熟起到积极调节作用，而 Biacore 为了解水果成熟背后的分子调控网络提供了重要方法。
图 5. 番茄果实成熟分子调控网络
除了这篇文章之外， Biacore 的垂钓功能已经广泛应用到基础科研和药物研发的多个领域，并助力科研工作者发表了多篇高分文章。
如第二军医大学的研究人员利用 Biacore 垂钓到了中药大黄提取液中抗肿瘤的有效成分 PMG；辽宁师范大学的研究团队利用 Biacore 垂钓找到了七鳃鳗免疫蛋白 LIP 的多糖受体；山西大学的研究者用 Biacore 垂钓找到了燕麦麸中的有效抗癌成分。
由此可见，除了大家熟知的研究两个已知分子的相互作用，Biacore 在发现未知分子领域也是独领风骚，特有的垂钓与回收功能，在受体、靶点的发现，以及有效成分的分离与鉴定方面发挥着越来越重要的作用，必将在更多的领域帮助到大家。
1. Ji D, Cui X, Qin G, Chen T, Tian S. SlFERL interacts with S-adenosylmethionine synthetase to regulate fruit ripening. Plant Physiol. 2020 Sep 30:pp.01203.2020. doi: 10.1104/pp.20.01203. Epub ahead of print. PMID: 32999005.
2. Cao Y, Li YH, Lv DY, Chen XF, Chen LD, Zhu ZY, Chai YF, Zhang JP. Identification of a ligand for tumor necrosis factor receptor from Chinese herbs by combination of surface plasmon resonance biosensor and UPLC-MS. Anal Bioanal Chem. 2016 Jul;408(19):5359-67. doi: 10.1007/s00216-016-9633-6. Epub 2016 May 25. PMID: 27225174.