Химическое лигирование

Химическое лигирование представляет собой хемоселективную конденсацию незащищенных осуществляемую пептидных сегментов, за счет образования ненативной связи в месте лигирования.

Химическое лигирование обычно проводят в водном растворе. Множественные последовательные реакции химического лигирования можно использовать для создания белков типичного размера, встречающегося в природе, т.е. с полипептидными цепями, содержащими 200-300 аминокислот , произведенными путем полного синтеза.

Принцип химического лигирования

Концепция «химического лигирования» была введена Кентом в начале 1990-х годов. ^[1] Он заключался в новом подходе к ковалентной конденсации незащищенных пептидных сегментов посредством «уникальных, взаимно реактивных функциональных групп, по одной на каждый реагирующий пептидный сегмент, предназначенных для взаимодействия только друг с другом, а не с какой-либо из функциональных групп, обнаруженных в ( нативные) пептиды». Химическое лигирование незащищенных пептидов возможно за счет образования неприродного фрагмента, то есть непептидной связи , связывающей два пептидных сегмента в продукте лигирования. Он был задуман как общий метод, который значительно упростит химический синтез белковых молекул и позволит применить весь репертуар химии к миру белков.

Нативное химическое лигирование

Наиболее практичным и надежным методом хемоселективной реакции незащищенных пептидов является нативное химическое лигирование . Оригинальные методы химического лигирования предусматривали образование ненативной связи в месте лигирования. Впоследствии нативное химическое лигирование было разработано . При нативном химическом лигировании незащищенный тиоэфирный пептид реагирует с N-концевым цистеином второго пептида с образованием продукта лигирования, в котором нативная пептидная связь соединяет два пептидных сегмента. В этом методе исходный промежуточный продукт лигирования, связанный с тиоэфирной связью, перегруппировывается в образуют амидную связь . Нативное химическое лигирование преодолевает ограничения классического подхода синтетической органической химии к полному синтезу белков и позволяет осуществлять рутинный полный или полусинтез белковых молекул.

Нативное химическое лигирование основано на наличии остатка цистеина в месте лигирования. Методы с использованием удаляемых вспомогательных групп могут в некоторых случаях расширить использование нативного химического лигирования на нецистеиновые остатки, равно как и использование десульфуризации после лигирования (например, превращение Cys в Ala).

Экспрессированное лигирование белков

Используя встречающиеся в природе интеины , можно получить рекомбинантного С-концевой тиоэфир полипептида . Это позволяет использовать большие тиоэфиры, полученные из рекомбинантных белков, для нативного химического лигирования. Рекомбинантный тиоэфир можно лигировать с синтетическим пептидом, несущим N-концевой цистеин. Нативное химическое лигирование такого типа с использованием рекомбинантных С-концевых тиоэфиров известно как лигирование экспрессированного белка . Рекомбинантную экспрессию также можно использовать для получения Cys-полипептида для использования в нативном химическом лигировании.

Лигирование Штаудингера

Лигирование Штаудингера, о котором впервые сообщалось в 2000 году, в принципе позволяет лигировать пептидные сегменты независимо от концевых аминокислот. Метод основан на реакции Штаудингера . Лигирование Штаудингера продолжает разрабатываться, но еще не нашло широкого применения.

Лигирование Ser/Thr

Лигирование Ser/Thr было введено в химический синтез белков как альтернативный метод нативного химического лигирования. серина / треонина Лигирование включает конденсацию незащищенного пептидного сегмента боковой цепи, содержащего С-концевой эфир салицилового альдегида, и другого пептидного сегмента с N-концевым остатком Ser или Thr. Хемоселективная реакция между пептидным эфиром салицилового альдегида и 1,2-гидроксиламиновой группой Ser или Thr приводит к образованию промежуточного соединения, связанного с N,O-бензилиденацеталем , которое подвергается ацидолизу с образованием естественной пептидной связи Xaa-Ser/Thr. Лигирование Ser/Thr обеспечивает дополнительный метод химического синтеза и полусинтеза белков.

Ссылки

^ Шнёльцер М., Кент С.Б. (1992). «Конструирование белков путем объединения незащищенных синтетических пептидов: сконструированная протеаза ВИЧ». Наука . 256 : 221–225.

Шнольцер М, Кент СБ. 1992 , «Конструирование белков путем объединения незащищенных синтетических пептидов: сконструированная протеаза ВИЧ». Наука . 256:221-5
Доусон П.Е., Мьюир Т.В., Кларк-Льюис I, Кент С.Б. 1994 , «Синтез белков путем нативного химического лигирования». Наука . 266:776-9.
Мьюир Т.В. 2003, «Полусинтез белков путем выраженного лигирования белков». Анну Рев Биохим . 72:249-89.
Нильссон Б.Л., Зельнер М.Б., Райнс Р.Т. 2005 г. , «Химический синтез белков». Анну. Преподобный Биофиз. Биомол. Структура. 34:91-118
Банг Д., Пентелют Б.Л., Кент С.Б. 2006 г. , «Кинетически контролируемое лигирование для конвергентного химического синтеза белков». Angew Chem Int Ed Engl. 45:3985-8.
Кент СБ. 2009 г. , «Тотальный химический синтез белков». Chem.Soc.Rev. 38, 338–351. два : 10.1039/b700141j .
Чжан Ю, Сюй С, Кам HY, Ли CL, Ли X. 2013 , «Химический синтез белка путем лигирования серина/треонина». Учеб. Натл. акад. наук. США. 17:6657-6662

Внешние ссылки

Олдрич, Химическое лигирование ChemFiles , 2008 г., том. 8, № 1, содержащий обзор современных методов и литературы по химическому лигированию.

[1] Шнёльцер М., Кент С.Б. (1992). «Конструирование белков путем объединения незащищенных синтетических пептидов: сконструированная протеаза ВИЧ». Наука . 256 : 221–225.

[1]