2013年11月12日——《德国应用化学》（Angewandte Chemie）杂志以 “Hot Paper”的形式在线发表了我所李文辉实验室和北京大学化学与分子工程学院陈鹏实验室合作完成的研究论文：“Site-Specific Engineering of Chemical Functionalities on the Surface of Live Hepatitis D Virus”。该文章提出了一种在活病毒表面进行位点特异性非天然氨基酸标记的新方法。

遗传密码子扩展技术是一种可以将人工改造的非天然氨基酸（Unnatural amino acid, UAA）插入目标蛋白质的新技术。特别是近期开展出的基于吡咯赖氨酸（Pyrrolysine）的位点特异性UAA插入系统，已应用于细菌、酵母、哺乳动物细胞甚至线虫个体等生物学系统。利用UAA标记具有生物学活性的病毒粒子在病毒学中具有广阔的研究和应用前景，但是相关研究面临诸多挑战，迄今未有成功。本文作者们以丁型肝炎病毒（HDV）为模型，尝试将位点特异性的UAA插入技术与HDV的包装系统结合起来，将具有特殊化学活性基团的UAA插入到HDV外膜蛋白的特定位点。HDV 是一种特殊的单链环状RNA病毒，直径仅为36nM左右。HDV是乙肝病毒（HBV）的卫星病毒，它不仅利用乙肝的外膜蛋白进行包装，也利用肝脏胆酸转运蛋白NTCP作为受体侵入肝细胞。在全球范围内，现在有1500万人感染了HDV，临床上尚无针对丁型肝炎的特效药物。

在这篇文章中，作者们利用HDV借助乙肝病毒的外膜蛋白进行病毒包装的特征，成功地将五种具有不同化学活性基团的UAA插入到HDV病毒粒子外膜蛋白的特定位点。　在该研究中，他们第一时间在肝细胞系中表达了带有UAA的HBV病毒外膜蛋白；然后分别将病毒核酸包装至数种含有不同化学活性基团的UAA的HDV病毒颗粒中。他们以含有炔基（alkyne）的HDV为例，证明了HDV表面UAA上带有的alkyne可以与带有生物素的叠氮基团（azide）在体外顺利获得铜催化的点击反应（CuAAC）发生高效而且特异的生物正交反应，形成共价键。在去除Cu与配体等细胞毒性物质后，这些带有位点特异性非天然氨基酸标记的HDV具有和野生病毒相当的感染性。该研究建立了一种在具有感染性的完整的病毒颗粒上进行非天然氨基酸标记的新技术，实现了在活病毒层面上进行位点特异性的可预设化学修饰。除HDV以外，这一方法也有希望扩展至其它病毒系统，并广泛用于其它传统方式难以进行的病毒学研究中。

北大化学院的博士生林世贤与我所博士后严欢是本文的共同第一作者。我所李琳、彭博、陈涉博士和北大化学院的博士生杨麦云也为该工作做出了贡献。陈鹏博士与李文辉博士为本文的共同通讯作者。该研究主要由国家973基金项目和北京市科委资助。