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近年来，用基因编码的方法实现非天然氨基酸整合的策略得到发展。通过在宿主中引入外源tRNA/氨酰-tRNA合成酶正交对和空白密码子，许多具有不同物理、化学、生物活性的非天然氨基酸被插入到蛋白质中。这项技术提供了一种在体内或者体外研究蛋白结构和功能的有力工具。
我们构建了pyrrolysyl-tRNA和吡咯赖氨酸氨酰-tRNA合成酶（tRNAPyl/PylRS）突变库组成的筛选系统。通过五轮正负筛选，四个非天然氨基酸被筛选出来。乙酰赖氨酸、烯丙基赖氨酸、环丙烯赖氨酸、巴豆酰赖氨酸都可以在体内实现基因编码。乙酰赖氨酸被整合到人源PeroxiredoxinI(PrxI)中。环丙烯赖氨酸和烯丙基赖氨酸被整合到蛋白质中，通过光点击反应实现了蛋白的荧光标记。
人源PrxI可以催化双氧水的降解，在肿瘤组织中其乙酰化修饰位点已经被鉴定出来。然而，人们并不知道乙酰化修饰对其结构和功能的影响。我们通过tRNAPyl/PylRS系统，在大肠杆菌BL21(DE3)中把乙酰赖氨酸插入到蛋白的特定位点。实验数据显示，乙酰化修饰的PrxI显示了增强的分子伴侣活性，然而其氧化还原酶活性降低。这些数据暗示，27位赖氨酸乙酰化修饰在调节PrxI分子伴侣活性和氧化还原酶活性方面发挥重要作用。
我们利用四唑和环丙烯赖氨酸反应，实现了对Myoglobin的荧光标记。这个成环反应可以在405nm激光作用下10秒内发生。环丙烯赖氨酸已经在哺乳动物细胞内实现基因编码。在将来，用此非天然氨基酸实现活体内蛋白的光控制是可行的。