细胞内蛋白质之间的相互作用构成了维系生命活动的基本网络。这些蛋白质常以稳定或动态的方式组装于特定的亚细胞区域，形成具有功能特异性的“亚细胞社群”，共同参与细胞的代谢、信号转导、应激响应等多种关键过程。以哺乳动物细胞为例，细胞内部高度区室化，不同蛋白在空间上呈现动态分布。例如，在应激颗粒（stress granules, SGs）等无膜细胞器中，大量蛋白可被招募进入，并根据其结合亲和力和动力学行为被划分为“核心”与“外壳”蛋白，构成凝聚体结构。这些复杂的亚细胞结构对蛋白质功能的实现和调控具有重要意义。

空间蛋白质组学被Nature methods杂志评选为2024年的年度技术，邻近标记（Proximity Labeling, PL）技术在空间蛋白质组学中显示出独特优势。其中，光催化邻近标记通过外源光照激活光催化剂触发标记反应，具有很高的时间分辨率，为捕捉快速、动态的蛋白互作事件提供了全新路径。该技术通常将HaloTag与靶蛋白融合，通过HaloTag连接光催化剂，从而实现遗传编码的靶蛋白邻近标记解析。然而，外源光照除了可以激活HaloTag上偶联的光催化剂，同样也会激活细胞里游离的光催化剂，包括FMN（黄素单核苷酸）等内源光敏小分子，从而带来较高的非特异标记。同时，可见光照射也会带来较大的细胞毒性，影响正常生理功能。更为重要的是，可见光的组织穿透力较差，因此限制了光催化邻近标记在活体动物中的应用。因此，亟需开发低背景、低毒性和活体兼容的光催化邻近标记技术，推动其在活体生物学体系中的时空蛋白质组学应用。

为克服以上挑战，秦为课题组开发了新型光催化邻近标记技术——BRET-ID（图1），该技术利用荧光素酶NanoLuc在细胞内产生生物源光，并通过生物发光共振能量转移（BRET）效应激活相邻遗传编码的光催化剂，而游离的光敏小分子则因为距离效应无法被激活，克服了其带来的非特异标记和毒性问题。同时，NanoLuc及其底物furimazine已经被证明在活体成像中具有广泛应用性，它取代外源光照后也将赋予光催化邻近标记以活体兼容性。