Native Chemical Ligation (NCL)

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概要

在现有的肽合成中，随着分子量的增加，官能团之间的相互作用呈指数增长，并且当反应点”潜入”多肽结构内部，这样就使得后续修饰反应更难以进行。比如说，后续如果要进行缩合反应修饰的话，反应活性会大大降低，通常液相反应最大也只能连10个残基，即使是固相合成最大也就50个残基，就已经到了极限了。

Native Chemical Ligation(NCL)法可以有效克服这种障碍。

将在C-末端具有硫酯的肽和在N-末端具有未保护的半胱氨酸的肽，在生物相容性条件下(pH 7、20℃～37℃)混合就可以进行反应，并不需要加入多余的活化试剂。对于侧链无保护的多肽也能高效反应得到很好的产率。该反应利用多肽中本身就具有的官能团(Native Functional Group)，这一点是非常有价值的。通过这种方法，可以化学合成高达约200个残基的肽链。

基本文献

Dawson, P. E.; Muir, T. W.; Clark-Lewis, I.; Kent, S. B. H.Science1994,266, 776. DOI:10.1126/science.7973629
Johnson, E. C. B.; Kent, S. B. H.J. Am. Chem. Soc.2006,128, 6640. DOI:10.1021/ja058344i

Dawson, P. E.; Kent, S. B. H.Annu. Rev. Biochem.2000,69, 923.
Clark, R. J.; Craik, D. J.Pept. Sci.2009,94, 414. DOI:10.1002/bip.21372
McGrath, N. A.; Raines, R. T.Acc. Chem. Res.2011,44, 752. DOI:10.1021/ar200081s
Raibaut, L.; Olivier, N.; Melnyk, O.Chem. Soc. Rev.2012,41, 7001. DOI:10.1039/C2CS35147A
Wong, C. T. T.; Tung, C. L.; Li, X.Mol. Biosys.2013,9, 826. DOI:10.1039/C2MB25437A

Humphrey, J. M.; Chamberlin, A. R.Chem. Rev.1997,97, 2243. DOI:10.1021/cr950005s
Bray, B. L.Nat. Rev. Drug Discov.2003,2, 587. doi:10.1038/nrd1133
Nilsson, B. L.; Soellner, M. B.; Raines, R. T.Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct.2005,34, 91. DOI: 10.1146/annurev.biophys.34.040204.144700
Kent, S. B. H.Chem. Soc. Rev.2009,38, 338. DOI:10.1039/b700141j
Pattabiraman, V. R.; Bode, J. W.Nature2011,480, 471. doi:10.1038/nature1070
Stolzew, S. C.; Kaiser, M.Synthesis2012,44, 1755. DOI:10.1055/s-0031-1289765

反应机理

S-to-N酰基转移是本反应的关键过程。第一个硫酯交换过程是可逆的。即使在内部含有半胱氨酸以外的部位存在硫醇官能团，也不会影响反应。从不同的角度来看，一定程度上，也可以通过使用适当的硫醇作为催化剂来加速反应。

反应实例

通过还原脱硫反应、可以把Cys残基选择性的变换成Ala。[1]

4-巯基苯基乙酸（MPAA）、2-巯基乙磺酸(MESNa)可以作为催化剂进行作用。

Kent等人，通过NCL法合成了、HIV-1蛋白酶Covalent Diverが[2]。它是当时用化学方法合成的最大的肽（2009年）。

实验步骤

实验技巧

参考文献

[1] Yan, L.Z.; Dawson, P.E. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 526. DOI: 10.1021/ja003265m
[2] Torbeev, V. Y.; Kent, S. B. H. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 1667. DOI: 10.1002/anie.200604087