分享一篇发表在Angew上的文章：Constructing Photoactivatable Protein with Genetically Encoded Photocaged Glutamic Acid，通讯作者是来自天津大学的轩维民教授，他的主要研究方向是基因密码子扩展技术。

遗传密码子扩展(GCE)允许将非天然氨基酸(ncAAs)位点特异性插入到蛋白质中，该技术为光学控制活细胞中的蛋白质功能提供了有力的手段。其基本的策略是将目标蛋白的活性必需氨基酸残基替换为光脱笼氨基酸使之失活，光照下保护基脱除，释放出天然形式的蛋白质。然而，目前可用的光脱笼氨基酸只能覆盖Cys、Tyr和Lys等数种残基，这就限制了基于GCE的光激活策略的更广泛应用。为了拓展光脱笼氨基酸的工具包，作者希望开发出遗传编码的光脱笼谷氨酸，因为谷氨酸也经常出现在蛋白质的活性位点。

首先，作者采用了两种常见的光保护基邻硝基苄基和硝基胡椒基合成了两种Glu衍生物，ONBE和NPE，然后通过文库筛选获取了用于将其插入肽链的PylRS/tRNA对，并成功在大肠杆菌和哺乳动物细胞中表达了包含这两种氨基酸的蛋白质。为了初步验证光脱笼的激活效果，作者将GFP中参与发色团形成的E222突变为ONBE或NPE，发现二者都展现出了UV照射时间依赖性的荧光增强，说明这两种氨基酸被光照脱保护后可以使蛋白恢复活性。

此前，光脱笼Tyr已经被应用于光脱笼GFP的设计与表达，但是对于蓝色荧光蛋白(BFP)和青色荧光蛋白(CFP)，其Tyr残基是被突变了的，因此无法使用光脱笼Tyr。考虑到E222在这些荧光蛋白序列中的保守性，作者通过将E222突变为ONBE的方式，成功获得了光激活的BFP、CFP、YFP和mCherry。因此，遗传编码的光脱笼Glu显著扩大了GCE技术可以实现的光活化荧光蛋白的范围。

接下来，为了进一步展示光脱笼Glu的应用，作者将注意力转向了SpyTag/SpyCatcher。这一对标签是广泛使用的共价分子组装工具。在该系统中，SpyCatcher中的E77催化了SpyCatcher中的Lys和SpyTag中的Asp之间异肽键的形成。作者表达并纯化了SpyCatcher-E77ONBE sfGFP，并且在细胞表面表达了SpyTag。同预期一致，只有在UV照射下，作者才能观察到明显的细胞染色。

总之，本文作者开发了遗传编码的光脱笼Glu工具，有助于拓宽基于GCE的蛋白质光激活技术的应用范围。

本文作者：TZY