Secretory proteins are an essential component of interorgan communication networks that regulate animal physiology. Current approaches for identifying secretory proteins from specific cell and tissue types are largely limited to in vitro or ex vivo models which often fail to recapitulate in vivo biology. As such, there is mounting interest in developing in vivo analytical tools that can provide accurate information on the origin, identity, and spatiotemporal dynamics of secretory proteins. Here, I describe iSLET (in situ Secretory protein Labeling via ER-anchored TurboID) which selectively labels proteins that transit through the classical secretory pathway via catalytic actions of Sec61b-TurboID, a proximity labeling enzyme anchored in the ER lumen. To validate iSLET in a whole-body system, I express iSLET in the mouse liver and demonstrate efficient labeling of liver secretory proteins which could be tracked and identified within circulating blood plasma. Furthermore, proteomic analysis of the labeled liver secretome enriched from liver iSLET mouse plasma is highly consistent with previous reports of liver secretory protein profiles. Taken together, iSLET is a versatile and powerful tool for studying spatiotemporal dynamics of secretory proteins, a valuable class of biomarkers and therapeutic targets.
분비 단백질은 생체 항상성 조절에 필수적인 세포와 세포, 또는 조직과 조직 간 신호 전달을 매개한다. 특히 혈장을 통해 전달되는 내분비 단백질은 질병 치료를 위한 주요한 약물 표적이다. 나는 이러한 내분비 단백질 체계에 대한 혁신적 이해를 구하기 위해, 생체 내에서 조직 특이적인 분비 단백질을 추적 및 동정할 수 있는 기반 기술을 개발하였다. 나는 TurboID라는 근접 표지 효소를 소포체 내강에 위치시켜 분비 단백질의 바이오틴 표지를 유도한 후, 질량 분석을 통해 표지 된 분비 단백질을 동정하였다. 나는 이 기술을 생쥐의 간에 적용하여 혈장 내에서 효과적으로 간 유래 분비 단백질만을 검출 및 동정하였으며, 체내에서의 간 유래 분비 단백질은 세포 배양에서의 간 세포주의 분비 단백질과는 확연한 차이가 있음을 확인하였다. 더 나아가, 나는 이 기술을 인슐린 저항성 생쥐 모델에 적용하여 인슐린 저항성과 병리학적 관계가 보고된 간 유래 분비 단백질들을 다수 확인하였다. 내가 개발한 이 기술은 생체 내 분비 단백질 체계의 경로 추적 및 동정을 가능하게 하는 기술이며, 다양한 질환 모델 및 조직들에 적용하여 질병과 관련된 새로운 바이오 마커 및 치료 표적 단백질을 발굴하는데 활용될 수 있을 것이다.
