天然肽和工程化肽具有重要的生物学功能，例如抑制酶活性、调节蛋白定位和降解等。通过光信号或化学信号对肽的功能进行激活，可以提供对特定生物学过程的操控。实现这种控制的一种主流方法是通过化学修饰合成肽，如引入可移除的保护基或偶氮苯等；另一类广泛运用的策略是将植物中提取的光-氧-电压感受结构域(LOV Domain)与肽融合表达，通过LOV在光照下的构象改变激活肽的活性。然而，这些方法在不透明活体生物中的应用受到组织渗透性较差的限制。

因此，本文作者希望开发基于化学遗传学手段控制肽活性的系统。作者受到配体诱导降解系统(LID)的启发，在该系统中，可诱导蛋白降解的五残基肽被FK506结合蛋白(FKBP)阻断，当小分子shield-1将肽从配体结合口袋中置换出来时，肽的活性得到恢复，但LID系统尚不能控制其它肽。

作者首先基于LID系统设计了CapN，并测试了该系统是否能够“笼住”七肽TEVcs和八肽SsrA的活性，结果显示并未观察到任何TEVcs和SsrA的活性对shield-1的依赖性，表明当肽的长度超出原始五肽时，LID系统将失效。因此，作者应用基于酵母表面展示的定向进化技术来改善CapN与七肽TEVcs的结合。经过四轮定向进化，作者成功筛选到能够阻断TEVcs活性的CapN，且在shield-1加入后能激活TEVcs的活性。作者还证明进化后的CapN也适用于八肽SsrA的激活。

作为与CapN的互补，作者接下来尝试设计一种类似的系统CapC，它可以封闭肽的C端部分。这是因为当Cap系统能够结合肽的热点残基时，shield-1的依赖性激活往往是最有效的，因此CapC适用于C末端作为热点残基的肽，且能够适用于那些依赖游离N末端发挥活性的肽；更重要的是，CapN和CapC可以串联使用，以最大限度地减少不存在shield-1时的活性“泄漏”。为了设计CapC，作者简单地将CapN上与shield-1相互作用的结合序列融合到FKBP的N末端，并再次进行了定向进化，通过两轮筛选得到了shield-1依赖的CapC。

得到CapN-CapC系统后，作者将其运用到以下几个场景中。蛋白在不同亚细胞结构之间的转运与其功能密切相关，作者将SsrA包裹在CapN和CapC中，并与膜定位结构域融合表达，观察到仅当加入shield-1并释放SsrA时，携带目标蛋白EGFP的SspB才能与SsrA相互作用，并在30s内将EGFP定位于膜附近(图2)。当TEVcs被包裹在CapN和CapC中，并将目标蛋白EGFP共同融合表达到膜定位结构域时，加入shield-1可以释放TEVcs序列，并被TEV蛋白酶酶切，这可将目标蛋白从膜上释放下来，以研究那些依赖于膜定位的蛋白活性。

基于类似的原理，作者还将核定位序列NLS、脑啡肽等功能性序列包裹在CapN和CapC中，实现了细胞内信号转导的化学控制；通过将DNA结合结构域与CapN-CapC系统融合表达，并进一步通过SsrA-SspB系统携带转录激活结构域，还能实现细胞内和活体动物内的基因表达调控。

总之，作者设计了一对小分子依赖性蛋白结构域CapN-CapC来对各种肽的活性进行控制，并通过融合表达各种蛋白，证明了Caps系统的多功能性。该系统基于化学小分子shield-1进行激活，具有良好的细胞渗透性，甚至能在活体动物中使用。