【摘 要】
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正交的氨酰tRNA合成酶/tRNA对是在重组蛋白位点特异性插入非天然氨基酸的先决条件，由于吡咯赖氨酸氨酰tRNA合成酶/吡咯赖氨酸tRNA对具有高效的终止子读通效率和在原核细胞和真核细胞广泛正交的特点，它是唯一一个被认为最理想的遗传密码扩展系统，因此我们迫切地需要发现或者设计其他能够引入不同结构和功能的非天然氨基酸到生物系统中的正交翻译系统。在该课题的研究中，我们通过理性嵌合设计移植吡咯赖氨酸系统
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正交的氨酰tRNA合成酶/tRNA对是在重组蛋白位点特异性插入非天然氨基酸的先决条件，由于吡咯赖氨酸氨酰tRNA合成酶/吡咯赖氨酸tRNA对具有高效的终止子读通效率和在原核细胞和真核细胞广泛正交的特点，它是唯一一个被认为最理想的遗传密码扩展系统，因此我们迫切地需要发现或者设计其他能够引入不同结构和功能的非天然氨基酸到生物系统中的正交翻译系统。在该课题的研究中，我们通过理性嵌合设计移植吡咯赖氨酸系统关键的正交性结构性元件到天然氨基酸翻译系统中，创造了多种嵌合氨酰tRNA合成酶/嵌合tRNA对，包括嵌合组氨酸氨酰tRNA合成酶/嵌合组氨酸tRNA、嵌合体苯丙氨酸氨酰tRNA合成酶/嵌合体苯丙氨酸tRNA和嵌合丙氨酸氨酰tRNA合成酶/嵌合丙氨酸tRNA。我们进一步证明这些嵌合翻译系统能达到和吡咯赖氨酸系统广泛正交且高效的性质。此外通过定向进化嵌合体苯丙氨酸tRNA和嵌合体苯丙氨酸氨酰tRNA合成酶得到高效识别非天然氨基酸的嵌合体苯丙氨酸翻译系统，该嵌合翻译系统在重组蛋白位点特异性的引入非天然氨基酸的效率能接近于野生型蛋白质表达水平，同时具有极高的保真度。嵌合的苯丙氨酸翻译系统在大肠杆菌和哺乳动物细胞中能高效识别一系列苯丙氨酸类似物和色氨酸类似物，在非天然氨基酸浓度达到微摩尔水平时嵌合翻译系统也能高效引入非天然氨基酸。这些芳香族氨基酸独特的性质和特征赋予它们更多应用于生物学研究的潜能，而本研究的嵌合体苯丙氨酸翻译系统为此类小分子化合物定点引入重组蛋白提供了全新的工具，是利用非天然氨基酸蛋白质探索细胞生命现象这一领域的重要突破。
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