Native chemical ligation
Native chemical ligation (engl., dt. ‚native chemische Ligation‘) ist eine biochemische Methode der Proteinligation durch Verknüpfung von zwei oder mehreren Peptiden.
Eigenschaften
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Durch die Proteinligation können zwei Peptide aneinander gekoppelt werden. Das N-terminale Peptid muss für die Proteinligation als letzte Aminosäure (an seinem C-Terminus) ein Thioester und das C-terminale Peptid muss für die Proteinligation als erste Aminosäure (an seinem N-Terminus) ein Cystein aufweisen. Im Zuge der Ligation bildet sich am Cystein eine Thioester-Bindung, die sich umestert und anschließend zur Peptidbindung umlagert (Thiotransesterifikation und S,N-acyl shift). Die Reaktion erfolgt in wässriger Lösung in Anwesenheit des Chaotrops Guanidiniumchlorid oder Harnstoff.[1] Als Thioester kann jede Aminosäure verwendet werden, jedoch sind Valin, Isoleucin und Prolin sterisch gehindert, wodurch die Reaktion langsamer verläuft.[2] Der C-terminale Thioester des N-terminalen Peptids wird meistens per Peptidsynthese mit Boc-Schutzgruppen erzeugt. Da Thioester-enthaltende Peptide nicht mit Fmoc-Schutzgruppen und nukleophilen Basen erzeugt werden können, wird mit Fmoc-Schutzgruppen ein Kenner safety catch linker zur Erzeugung der Thioester verwendet. Als Katalysator der Reaktion wird unter anderem Thiophenyl, 4-Mercaptophenylessigsäure (MPAA) oder 2-Mercaptoethansulfonat (MESNa) verwendet.
Alternative Verfahren zur Proteinligation wurden beschrieben, z. B. der Prior Thiol Capture, die Expressed Protein Ligation,[3] das Acyl-Initiated Capture und die Peptidligation mit Selenocystein.[4]
Geschichte
BearbeitenDie zugrundeliegende Reaktion der native chemical ligation wurde 1953 von Theodor Wieland veröffentlicht.[5] Ab 1994 wurde die Reaktion zur Erzeugung von Proteinen aus Peptiden durch S. B. Kent weiterentwickelt.[6][7]
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ T. W. Muir, P. E. Dawson, S. B. Kent: Protein synthesis by chemical ligation of unprotected peptides in aqueous solution. In: Methods in enzymology. Band 289, 1997, ISSN 0076-6879, S. 266–298, PMID 9353726.
- ↑ T. M. Hackeng, J. H. Griffin, P. E. Dawson: Protein synthesis by native chemical ligation: expanded scope by using straightforward methodology. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 96, Nummer 18, August 1999, ISSN 0027-8424, S. 10068–10073, PMID 10468563, PMC 17843 (freier Volltext).
- ↑ T. W. Muir, D. Sondhi, P. A. Cole: Expressed protein ligation: a general method for protein engineering. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 95, Nummer 12, Juni 1998, ISSN 0027-8424, S. 6705–6710, PMID 9618476, PMC 22605 (freier Volltext).
- ↑ B. L. Nilsson, M. B. Soellner, R. T. Raines: Chemical synthesis of proteins. In: Annual review of biophysics and biomolecular structure. Band 34, 2005, ISSN 1056-8700, S. 91–118, doi:10.1146/annurev.biophys.34.040204.144700, PMID 15869385, PMC 2845543 (freier Volltext).
- ↑ T. Wieland, E. Bokelmann, L. Bauer, H. U. Lang, H. Lau, W. Schafer: Polypeptide syntheses. VIII. Formation of sulfur containing peptides by the intramolecular migration of aminoacyl groups. In: Liebigs Ann Chem. Band 583, 1953, S. 129–149.
- ↑ P. E. Dawson, T. W. Muir, I. Clark-Lewis, S. B. Kent: Synthesis of proteins by native chemical ligation. In: Science. Band 266, Nummer 5186, November 1994, ISSN 0036-8075, S. 776–779. PMID 7973629.
- ↑ S. Kent: Total chemical synthesis of enzymes. In: Journal of peptide science : an official publication of the European Peptide Society. Band 9, Nummer 9, September 2003, ISSN 1075-2617, S. 574–593, doi:10.1002/psc.475. PMID 14552420.