在细胞生物学中，在分子水平上揭示细胞功能的复杂性仍然是首要任务。重要的科学重点已放在了解细胞器接触位点的相互作用上，特别是线粒体和内质网(ER)之间的相互作用。这些位点是脂质和钙等必需生物分子交换的关键枢纽，这些生物分子对于维持细胞稳态至关重要。这种细胞器间通讯的中断与各种疾病的发生有关，包括神经退行性疾病，强调需要阐明控制细胞器相互作用的机制。然而，由于缺乏可用的工具，对这些动态复合物的研究提出了重大挑战，使了解内质网线粒体接触位点的探索变得复杂。
鉴于这种需求，POSTECH、大邱天主教大学医学院和首尔国立大学的科学家们共同努力，开发了一种名为“OrthoID”的新颖策略。 OrthoID在《自然通讯》中进行了专题报道，通过提高我们识别在这些关键对话中充当介质的蛋白质的能力来应对这一挑战。
传统方法严重依赖源自自然界的链霉亲和素-生物素 (SA-BT) 结合对系统来标记和分离这些介质蛋白。然而，这种方法有其局限性，特别是在捕获两种不同细胞器之间蛋白质相互作用的全谱方面。 OrthoID 通过引入额外的合成结合对葫芦[7]uril-金刚烷 (CB[7]-Ad) 与 SA-BT 一起工作，克服了这些限制。相互正交的结合对系统的组合可以更精确地识别和分析在内质网和线粒体之间自由易位的介导蛋白，有助于更深入地探索参与细胞器接触位点的蛋白质，并揭示它们在细胞功能和疾病中的作用机制。
通过细致的实验，研究人员证明了 OrthoID 在快速准确地标记参与细胞器通讯动态过程的蛋白质方面的功效。通过利用邻近标记技术(APEX2 和 TurboID)和正交结合对系统，该方法有效地标记和分离蛋白质，促进线粒体和 ER 之间的关键相互作用。这种方法不仅鉴定了参与内质网-线粒体接触的已知蛋白质，而且还发现了新的候选蛋白质，包括LRC59，其在接触位点的作用以前是未知的。此外，他们还成功地确定了在线粒体自噬等关键细胞过程中，内质网-线粒体连接处经历结构和位置变化的多个蛋白质组，其中受损的线粒体被靶向降解。
“OrthoID 的灵活性和模块化是其最大优势之一。”负责这项研究的浦项科技大学 Kimoon Kim 教授说道。这种适应性不仅可以研究各种细胞器接触位点，而且还为探索复杂的细胞通信开辟了新途径，克服了现有方法的技术限制。”
大邱天主教大学医学院的 Kyeng Min Park 教授补充道：“OrthoID 是一种多功能且有用的研究工具，旨在解码细胞通信的复杂语言。预计它将促进对理解细胞健康、阐明疾病机制和促进新治疗策略的发展产生深远影响的发现。”
合作团队包括化学系的Kimoon Kim教授和Ara Lee博士、浦项科技大学(POSTECH)先进材料科学部的Gihyun Sung博士、大邱天主教大学的Kyeng Min Park教授首尔国立大学医学院、化学系 Hyun-Woo Rhee 教授和生物科学学院 Jong-Seo Kim 教授。
这项工作得到了韩国国家研究基金会(NRF)和基础科学研究所(IBS)的支持。