本发明公开了一种在翻译过程中直接实现蛋白质脂肪酸修饰的表达系统，包括脂肪酸类非天然氨基酸ε‑N‑庚酰基赖氨酸(ε‑N‑heptanoyl‑Lysine，HepoK)盐酸盐或三氟乙酸盐，以及对HepoK特异的正交氨酰tRNA合成酶突变体和表达宿主。本发明利用遗传编码非天然氨基酸技术(Genetically Encoding Unnatural Amino Acid，GEUAA)将HepoK定点插入目标蛋白中琥珀终止密码子(TAG)编码的位置，在表达宿主体内高效、特异、定量、均一地实现了蛋白质脂肪酸修饰，彻底克服了体外化学修饰效率偏低、修饰均一度差、产物分离困难等多种局限。本发明还首次实现了药物蛋白胰高血糖素样肽‑1(GLP‑1)的共翻译脂肪酸修饰，并证明修饰不影响其生物活性。