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一种新型单蛋白分析技术为研究人员提供了研究爬行酶的全新能力——爬行酶是一类具有重要生理功能的蛋白，可介导磷脂在细胞膜两侧双向转运。
这项发表于《自然·结构与分子生物学》（Nature Structural & Molecular Biology）、题为《用于定量磷脂爬行活性的单囊泡荧光显微镜平台》的研究中，来自威尔康奈尔医学院和波鸿鲁尔大学的研究人员开发了一种基于荧光成像的技术，可对单个爬行酶蛋白的活性速率进行测定。
威尔康奈尔医学院生物化学与生物物理学教授、该研究共同通讯作者阿南特·梅农（Anant Menon）博士表示：“我对这一新平台感到十分振奋，它用途广泛，能提供前所未有的信息，精准揭示单个爬行酶的工作速率。”
爬行酶是关键药物靶点，参与细胞膜组装、蛋白质糖基化修饰、细胞存活、肌肉发育及分子运输等生物学过程，但目前用于解析爬行酶动态调控机制的研究策略仍存在较大局限。
传统研究中，研究人员会纯化爬行酶蛋白，利用囊泡记录爬行酶的平均活性以开展后续研究。但这种批量分析方法无法测定单个爬行酶的转运速率，也无法捕捉爬行酶的异质性对生物学过程的影响。
研究人员使用荧光标记的爬行酶实现了高分辨率检测，并对电压依赖性阴离子通道1（VDAC1）进行了功能评估，VDAC1是广为人知的线粒体外膜通道蛋白。两个VDAC单体需组装形成二聚体才能为脂质转运提供通路，这类二聚体的磷脂爬行速率跨度极大，可从每秒不足100个脂质分子到每秒超过1000个脂质分子。
梅农指出：“这些研究结果表明，只有特定的二聚体构象才具备快速爬行活性，这直接验证了计算机模拟的预测结论。”
研究团队将该平台用于测定视蛋白的磷脂爬行活性，进一步验证了该方法的通用性：视蛋白是一种细胞膜受体兼爬行酶，参与眼部光信号感知过程。结果显示，单个视蛋白的磷脂爬行速率快于VDAC二聚体，可达每秒10000个脂质分子以上。
这一新平台可用于研究药物分子对爬行酶功能的调控作用。此外，研究人员计划将爬行酶的功能研究与高分辨率成像技术结合，解析爬行酶构象与活性速率的关联；还计划使用该技术研究另外两类脂质转运蛋白：翻转酶（flippase）和翻出酶（floppase）。
专业注释
- 爬行酶：介导磷脂在膜双层双向非能量依赖转运的膜蛋白
- 翻转酶/翻出酶：ATP依赖型定向转运磷脂的膜转运蛋白家族成员