光笼分子（Photocage）也被称作“光可以去除的保护基团”，是一类含有光敏基团的分子，其可以在特定时间特定位置通过光刺激释放出特定的化合物，以实现特殊的功能。当光笼分子被修饰到底物上，底物的活性会被保护起来，因此在被激活前，底物不会与活性分子反应。而当光笼分子被激活后（通过光照使得光笼分子与底物间的共价键断裂），底物便失去了保护因此可以回复到之前的特性。因为这种独特的性质，光笼分子被广泛地应用于蛋白质、核苷酸、离子、神经传递素、药物、荧光分子等底物的光激活中【ChemBeanGo】。

为了获得对核酸及其生物分子相互作用的光学控制，不可逆光敏化、光致复活化已被广泛应用于核苷、核苷酸和寡核苷酸研究领域。各种对光不稳定的保护基团被引入到寡核苷酸主链或碱基上，并且已经正式在活细胞或生物体中，该保护基团能被特定波长(365nm)的光去除。而邻硝基苄基(ONB)是应用最广泛的一类光笼基团(PC)，此外，还有一些从香豆素、喹啉、二苯并呋喃或胡椒基衍生出来的光笼分子也已被报道。

通常来说，PC基团常被引入杂环的环外原子上，如胸苷的4号位氧、胞苷的4号位氮、鸟苷的6号位氧和腺苷的6号位氮等。近期，也有报道杂环的环上也可连接PC基团。在所有的这些例子中，PC基团只取代了一个氢原子，并没有改变核苷的电荷分布。

然而，与迄今发展的用PC基团进行的化学修饰不同，自然界不仅取代氢原子，而且还利用甲基化改变分子的电子结构。在自然产生的m⁷G、m¹A和m³C中，这些修饰使碱基带上正电荷。其中，m⁷G最为特殊，因为它是1)最保守的修饰核苷之一，2)在不同的生物体内经由多种甲基转移酶（MTases）安装，3)存在于rRNA和tRNA中，以及mRNA中的5帽部分。在后一种情况（帽结构）下，m⁷G通过多种相互作用，如与翻译起始因子（eIF4E）或脱帽清除酶（dcpS）结合，对调节mRNA的翻译和转换至关重要。因此，明斯特大学的A. Rentmeister课题组报道了利用化学和酶催化两种方式光笼化鸟苷。该研究的亮点之一是，此前从未报道过PC化核苷后能引入正电荷，因为此前往往是通过取代氢原子进行光笼化【Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 3161】。

为了验证以上设想，并基于鸟苷7号位氮原子强亲核性，作者首先合成了鸟苷3a (N7-ONB)和3b (N7-PNB)。在365nm激发下，化合物1和3b均没有变化，但是，化合物3a没有发生预想的光照裂解释放鸟苷1，而是得到化合物4（机理尚不明确）。这些数据表明用ONB基团修饰鸟苷的N7位置后，光裂解产生了一个预期之外的产物而不是鸟苷1，从而限制了其在光笼分子中的应用。

随后，作者转而寻找其他光敏基团。苯甲酮（BP）常被应用到生物化学探针领域，而且该基团化学性质稳定、能被360nm附近的紫外光激发。BP上的取代基对光化学有显著影响，吸电子基团能增加氢原子的攫取效率。因此，作者利用BP基团修饰鸟苷N7位置，在365nm紫外光照射下，N7-BP-guanosine 3c能够裂解成鸟苷1和1-甲基二苯甲酮5。为了进一步了解裂解机理，作者对反应缓冲液的组成进行了更详细的测试。在水中，该裂解反应不会发生，而在EDTA、甘油或细胞裂解液中能很好的进行，这表明攫氢的发生与这些缓冲液或细胞裂解液的组分有关。反应机理如Figure2C所示。此外，作者还验证了该BP基团也适用于腺苷的修饰。

为了检验该策略是否可以适用到更复杂的分子，作者选择真核mRNA中存在的标志性帽结构二核苷酸GpppA 8作为底物。由于很难通过化学方法实现二核苷酸GpppA 8的位置选择性的修饰，因此作者设计了酶反应，即利用N7-甲基转移酶（Ecm1）与辅底物S-腺苷甲硫胺酸（AdoMet）共同作用来实现，其中AdoMet能转移各种ONB基团和BP基团，最终得到鸟苷7号位PC修饰的二核苷酸类化合物10a–e（N7-PC-GpppAs）（Figure 3）。在365nm紫外光照射下，与前期鸟苷N7-PC-G结果基本一致，ONB基团的效果依旧不好，PB基团却能够很好的得到光裂解产物GpppA 8。

α-羟烷基酮（HAK）取代基是一类能发生Norrish type I自由基裂解的基团，作者用该基团修饰BP基团，继而用于二核苷酸GpppA的修饰（10e）。在312nm激发下，能够得到60%的光裂解产物GpppA 8，并检测到副产物11ea和11eb。这些数据表明，HAK基团也能作为鸟苷核苷酸N7位的光笼基团，这说明该方法可以推广到其他芳基酮。

为了验证N7号位正电荷的重要性，作者利用酶反应修饰了腺苷，MTase TaqI和AdoBP 9d对质粒DNA的脱氧腺苷的N6位点进行酶修饰（Figure S31）。与预期的一样，用365 nm紫外光照射缓冲液中的N6修饰的腺苷后，未检测到光裂解反应的发生，因此没有发生随后的酶促质粒的降解。这表明N7位置的正电荷对于芳基酮衍生物的光裂解是必需的。

总之，作者开发了一种通过形成嘌呤亚胺离子的策略去光笼化嘌呤核苷，提出了芳基酮衍生物作为这些嘌呤亚胺位置的新型光裂解基团，例如N7G和N1A，并指出常见的ONB基团并不适合于N7G，开发了化学和酶促光笼和释放N7G。在未来，通过改变芳基酮取代基，光笼化的N7G和N1A可以为进一步改进，如：被长波长光激发和利用BP的双光子激发特性。