光照通常被认为是一种无毒且方便的调控方式，其独特的时空调控能力使其在化学生物学中有着广泛应用。光笼非天然氨基酸是指在氨基酸中引入一个特定的光保护基团，这种保护基团可以在特定波长光照条件下除去。通过基因密码子扩展技术将其引入到蛋白质的特定关键位点后，蛋白质活性丧失，光照脱除保护基团后蛋白质恢复到天然的状态，由此实现对蛋白质活性直接、有效的光学调控。

然而，目前光笼非天然氨基酸的数目有限，限制了这种方法的应用。近期，天津大学轩维民教授课题组报道了两种光笼谷氨酸类似物的设计合成和基因编码，并以此为基础构建了光调控的绿色荧光蛋白和SpyCatcher。谷氨酸是多种蛋白质的活性位点，在质子转移、酸碱催化中有着重要的作用，这两种氨基酸的成功引入使得活性位点为谷氨酸的蛋白质能够方便地实现光化学调控。

作者首先将ONBE和NPE引入到绿色荧光蛋白中。光调控的绿色荧光蛋白是实现活细胞中标记和追踪一种重要的光学探针，E222是绿色荧光蛋白的保守位点，参与发色团的形成。作者将E222突变为ONBE或NPE后，绿色消失，光照后保护基团脱去，绿色荧光得到恢复。同时在动物细胞中作者也得到了光调控的绿色荧光蛋白变体。

SpyTag/SpyCatcher广泛应用于共价分子组装，在SpyCatcher中同样存在一个关键的谷氨酸E77，催化SpyTag/SpyCatcher间异肽键的形成。作者在这个位点引入ONBE或NPE后，SpyCatcher失去反应活性，不能与SpyTag发生交联，而365nm光照使其活性得到恢复。该方法不需融合大尺寸的蛋白，减少了对SpyCatcher反应活性的影响。同时，作者也将其表达在哺乳动物细胞细胞膜表面，通过光照实现了对细胞膜的标记。

该工作实现了两种光笼谷氨酸类似物在蛋白质中的基因编码，并成功用于光控蛋白在原核和真核细胞中的表达构建。鉴于谷氨酸在蛋白质中经常发挥关键作用，该工作能够极大地拓展基因密码子扩展技术在光控蛋白构建中的应用。