海洋贻贝足丝蛋白(Mussel foot proteins,Mfp)具备高强度、高韧性、高防水性和极强的基体黏附性能,同时具有很好的生物相容性和可降解性,是一类极具优势和潜力的生物粘合剂。研究表明Mfp3的粘性与其特殊的酪氨酸翻译后修饰产物二羟基苯丙氨酸(DOPA,俗称多巴)相关。体外酶催化重组表达Mfp3以生产粘性蛋白的方法由于Mfp3自身水溶性差、酶选择性不高等原因普遍存在催化效率低、修饰位点无选择性的缺点,致使所得产物无法与天然贻贝足丝蛋白等效。此外,无脊椎动物细胞的培养一直是世界性的难题,导致贻贝足腺细胞体外培养体系难以建立。遗传编码非天然氨基酸技术(Genetic encoding unnatural amino acid,GEUAA)利用正交氨酰tRNA合成酶可以在体内将修饰后的非天然氨基酸定点地引入到蛋白的特异位点,原理上可实现Mfp3的高效和定位DOPA修饰。本研究利用GEUAA技术,拟通过氨酰tRNA合成酶突变库构建、筛选的方式获取DOPA类似物L-Mimosine特异性的正交氨酰tRNA合成酶,在翻译的过程中实现Mfp3定点L-Mimosine修饰。为此,我们构建了>10~6库容的大肠杆菌吡咯酪氨酸氨酰tRNA合成酶突变库HJ1;然后使用HJ1库对非天然氨基酸HepoK及DOPA类似物L-Mimosine进行了大量筛选,已获得一个对HepoK特异的正交氨酰tRNA合成酶,使HJ1库的有效性得以验证。与此同时,在Mfp3蛋白的N端引入了SUMO标签以增加重组Mfp3的水溶性,所得SUMO-Mfp3融合蛋白经体外酶催化可获>0.037 MPa的粘附力。论文研究结果为新型贻贝足丝蛋白生物粘合剂的研制提供了坚实的基础。