美国北卡罗来纳州立大学研究人员构建出经过特殊改造的哺乳细胞。该细胞提供一种新的“化学把柄(chemical handle)”，将使得研究人员更加有效地标记蛋白，同时又不破坏蛋白本身和它们所在细胞的正常功能。2012年2月5日，该研究结果在线发表在《自然-化学》期刊上。
研究人员早已在很多领域使用蛋白标记技术帮助他们理解这些重要的分子如何影响细胞的正常功能。当前，待研究的蛋白只是通过与其他荧光蛋白融合在一起而被标记，从而允许研究人员使用显微镜追踪它们在整个细胞中的运动。然而，这种方法也有一些缺点，不仅仅是因为荧光蛋白经常足够大而影响感兴趣的蛋白的功能。
北卡罗来纳州立大学化学副教授Alex Deiters博士与英国剑桥医学研究委员会的同事Jason Chin博士开发出一种方法将一种荧光团(fluorophore)---比当前使用的荧光蛋白小大约20倍的荧光分子---附着到在哺乳细胞中表达的蛋白上。
正常情况下，在自然界蛋白中只发现20种氨基酸。但是Deiters和Chin开发出一种特殊的第21种氨基酸。他们将这种氨基酸添加到经过特殊改造能够将它整合进他们想要研究的蛋白中。这种特殊的氨基酸有一个除经过专门设计的荧光团之外不与任何细胞组分发生反应的“化学把柄”。 Deiters说，“修饰的蛋白与荧光团之间的反应是极其迅速的，而且产率比较高，结果在这两种反应物之间形成稳定的连接。”
Deiters说，“我们发现我们的方法产生产率比较高的标记蛋白，而且结合反应的速度比当前方法快50倍。此外，它需要更少的试剂完成反应，因而总体而言，我们开发出一种更快速、更有效的蛋白标记方法，而且该方法更不可能干扰待研究蛋白和细胞的正常功能。” (生物谷：towersimper编译)
doi:10.1038/nchem.1250
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Genetically encoded norbornene directs site-specific cellular protein labelling via a rapid bioorthogonal reaction
Kathrin Lang, Lloyd Davis, Jessica Torres-Kolbus, Chungjung Chou, Alexander Deiters & Jason W. Chin
The site-specific incorporation of bioorthogonal groups via genetic code expansion provides a powerful general strategy for site-specifically labelling proteins with any probe. However, the slow reactivity of the bioorthogonal functional groups that can be encoded genetically limits the utility of this strategy. We demonstrate the genetic encoding of a norbornene amino acid using the pyrrolysyl tRNA synthetase/tRNACUA pair in Escherichia coli and mammalian cells. We developed a series of tetrazine-based probes that exhibit ‘turn-on’ fluorescence on their rapid reaction with norbornenes. We demonstrate that the labelling of an encoded norbornene is specific with respect to the entire soluble E. coli proteome and thousands of times faster than established encodable bioorthogonal reactions. We show explicitly the advantages of this approach over state-of-the-art bioorthogonal reactions for protein labelling in vitro and on mammalian cells, and demonstrate the rapid bioorthogonal site-specific labelling of a protein on the mammalian cell surface.
