开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
- 研究背景
众所周知，现代大多数生物的基因编码相同的20种氨基酸。但除此之外，基因还曾经在某些古细菌中还编码过硒代半胱氨酸（selenocysteine）和吡咯赖氨酸（pyrrolysine，Pyl）作为第21和第22种氨基酸。
传统的构建非天然氨基酸的方法通常是通过修饰氨基酸侧链来实现，但这种方法存在诸多局限。因此，基于基因编码的扩增在蛋白质合成中引入非天然氨基酸（unnatural amino acid，UAA）成为一种新的方法，这种方法的关键是得到一种正交的酶对，即这种酶对既不能被内源酰胺tRNA合成酶识别，也不能识别内源tRNA。而满足这种正交条件的酶对之一就是吡咯赖氨酸酰化酶/tRNA酶，通过样一种酶对来在原本编码吡咯赖氨酸的位点处引入UAA。
吡咯赖氨酸，是由两个L-赖氨酸在PylB,PylC,PylD三种合成酶的催化下合成的，合成之后在一种特殊的酰化tRNA合成酶（PylRS）的作用下装载到对应tRNA上（PylT），携带有Pyl的PylT在琥珀子（UAG）处将Pyl释放并合成到肽链的相应部位，这样就完成了由琥珀子编码在蛋白质中插入Pyl的过程。
研究证明，PylRS并不识别赖氨酸（lysine，Lys），同时LysRS也不识别Pyl，这表明了该PylT/PylRS酶对具有良好的正交性。【2】
相比较其他的酰化tRNA合成酶，PylRS对于催化tRNA酰化所选择氨基酸的特异性并不是特别强。因此，PylRS可以被用于UAA的引入。同时，PylT/PylRS酶对也可以容纳许多具有不同特征的功能基团的Pyl衍生物，即各种UAA。依赖PylRS这种特性，就实现了UAA在蛋白质合成中的插入。【1】
此外，琥珀子通常不出现在蛋白质合成的关键位点上，且出现频率最低，所以在此位点引入UAA通常不会对蛋白质的正常合成产生致命影响。因此常选择PylT/PylRS酶对进行在蛋白质中UAA的插入。
通过多次正向筛选和负向筛选后就可以得到正交的而且可以结合所需UAA的PylRS/PylT酶对后，即可在琥珀子处引入UAA。
通过此种原理，已实现了在蛋白质中插入多种UAA，其中包括如下几种（图1）：
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