分享一篇发表在PNAS上的文章，文章题目为“A chemical epigenetic tool to probe site-specific DNA-binding protein complexes”，本文通讯作者为Scripps研究所的Peter G. Schultz院士和威尔康奈尔医学院的Shuibing Chen副教授。前者的主要研究方向为合成生物学和细胞水平筛选具有生物活性的小分子。后者的主要研究方向是利用化学和生物学方法操控干细胞命运。

蛋白质与基因组的位点特异性结合调节基因转录并控制细胞命运，已经开发了染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）等技术来寻找特定转录因子或其他调节蛋白结合的DNA区域，然而目前很少有工具可以识别与基因组中特定序列或区域结合的蛋白质复合物。

为了解决这一问题，本文作者开发了一种化学表观遗传学工具，名为位点特异性非天然氨基酸介导的蛋白质捕获（Site-specific noncanonical amino acid-mediated capture of protein，SCOPE）。该方法的原理是，在无核酸酶活性的dCas9上引入突变，将K1151突变为琥珀终止密码子，然后将侧链含有光交联基团的非天然氨基酸AbK引入该位点。针对感兴趣的基因序列，设计sgRNA，在sgRNA的引导下，带有光交联基团的dCas9会结合到目标序列，在UV光照下，AbK会被激活，从而使得dCas9与目标序列附近的蛋白复合物共价连接，后续通过纯化和质谱分析，可以鉴定出目标序列附近的结合蛋白。

构建了SCOPE系统之后，作者先研究了NANOG启动子区域的结合蛋白，成功检测到已知的结合蛋白OCT4，此外作者还发现SOX2也显著富集，之前研究表明SOX2与OCT4可能形成复合物来调节NANOG的表达，该实验结果与此前研究一致，说明SCOPE方法的可行性。同时，通过分析数据，作者发现了一个新的结合蛋白CARHSP1，进一步的实验结果表明抑制CARSHSP1通过下调NANOG转录来损害多能性。

之后，作者利用SCOPE方法进一步研究了细胞分化过程中，NANOG启动子上蛋白质复合物的动态变化，发现在分化过程中，ZIC2和SOX2作为抑制剂，与NANOG启动子结合，下调NANOG的表达并促进外胚层分化。

另一方面，作者还利用SCOPE研究了OCT4的远端增强子区域的结合蛋白，发现ZNF8会与该增强子结合，进一步的实验结果表明ZNF8对于维持初始多能性十分重要。

综上所述，本文开发了一种用于研究特定DNA序列的结合蛋白复合物的方法，名为SCOPE。

本文作者：LZ

责任编辑：WYQ

DOI：10.1073/pnas.2509021122

原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2509021122