共价化学已经改变了小分子药物发现领域，然而由于共价战头难以便捷地整合进生物制剂，蛋白质领域的类似策略在很大程度上仍难以实现。传统的遗传密码子扩展方法要求为每一种新的氨基酸工程化一个专属的氨酰-tRNA 合成酶，这使得大规模战头筛选变得不切实际。在此，我们介绍 AminoX，这一平台通过直接 tRNA 酰化绕过了这一限制，从而实现了化学性质多样的非标准氨基酸（nsAA）的位点特异性掺入，其中包括与可规模化生物制剂生产兼容的共价战头型 nsAA 以及多功能 nsAA。
借助汇集式 mRNA 展示工作流程，我们在经机器学习设计、靶向 CTLA-4 的 de novo 迷你蛋白中，筛选了超过 2,000 种战头-位点组合，从而能够并行解析共价化学、连接臂几何构型及掺入位点的影响。我们在细胞上证实了共价结合，并观察到功能性阻断的增强。最后，我们展示了多功能 nsAA：其一将共价战头与荧光增强型报告基团结合，用于实时检测靶标结合；其二实现了双 nsAA 掺入，用于大环化以及对细胞表面共价结合进行荧光成像。
通过整合合成生物学、化学生物学、生成式蛋白设计和高通量功能筛选，AminoX 将共价蛋白工程的开发周期压缩了数个数量级，从而加速了下一代治疗药物、生物传感器和化学探针的开发。
E.K.、H.P.、M.M.、J.J.C. 和 G.M.C. 是 ExtRNA, Inc. 的联合创始人。有关 G.M.C. 财务利益的完整列表，请访问 arep.med.harvard.edu/gmc/tech.html。
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