与基因组相互作用的蛋白质决定着细胞的命运，也往往决定着整个生物体的命运。蛋白质与DNA的相互作用可以直接发生，比如组蛋白，也可以间接发生，比如组蛋白修饰复合物。

近日，德国慕尼黑工业大学等机构的研究人员开发出一种基于光交联的策略，可定量活细胞中与DNA直接接触的蛋白质。这项研究成果于5月22日发表在《Cell》杂志上。

通讯作者、慕尼黑工业大学的Bernhard Kuster及其同事在文中写道：“研究展示的DNA互作组提供了蛋白质-DNA界面、基因毒性药物机制和基因组调控的见解。”

在这项研究中，研究人员利用一种名为4-硫代胸苷（4ST）的光活化核苷酸进行DNA标记，进而表征活细胞中蛋白质与DNA的直接相互作用。

他们利用UV-LED照射让DNA与邻近的蛋白质发生交联，之后利用液相色谱-质谱（LC-MS）技术对光交联的蛋白-DNA复合物进行蛋白质组学分析。

作者解释说，经过核酸酶处理后，光交联的蛋白质从DNA中释放出来，并在胰蛋白酶消化后进行LC-MS分析。他们将这种方法称为“蛋白质交联DNA提取（XDNAX）”。

研究团队利用XDNAX在MCF7人类乳腺癌细胞系中开展了一系列实验，对与DNA相互作用的蛋白质进行定量。

他们比较了雌激素浓度增加时蛋白-DNA相互作用的变化，以及当MCF7细胞暴露于DNA损伤性化疗药物（如顺铂、依托泊苷或奥沙利铂）时蛋白-DNA相互作用的变化。

除了涉及到DNA修复和细胞周期调控蛋白的相互作用增加外，研究人员还发现端粒酶复合物蛋白NHP2以及TRPS1或MYC等转录因子的DNA相互作用急剧下降，这暗示了DNA损伤后端粒酶活性减弱和调控特征的改变。

“通过收集人类乳腺癌细胞的DNA互作组，我们绘制了一份图谱，其中包含1,000多个与DNA存在物理接触的蛋白质以及数百个肽段-核苷酸交联，以单个氨基酸分辨率精准定位了蛋白-DNA界面，”作者报告称。

与此同时，当他们采用类似的策略来评估小鼠骨髓衍生的原代巨噬细胞时，研究人员发现，暴露于脂多糖刺激下会导致互作组的变化，这与转录因子介导的巨噬细胞活化和炎症是一致的。

基于这些研究成果，研究人员认为XDNAX可能适用于各种生物、组织类型或处理条件，能够梳理蛋白质与DNA之间的相互作用。

此外，由于光交联在4°C下进行，只需要不到一分钟的照射时间，因此优于传统的蛋白质组学方法。研究人员仅在抑制BAF染色质重塑复合物4分钟后就捕捉到组蛋白伴侣ANP32的招募。

“总的来说，这项工作证明了光交联能够开展以往不可能进行的分析，而XDNAX将成为研究蛋白-DNA相互作用时的有力工具，”作者写道。