Language
Country/Area
No result found
لغز تفاعل الربط العكسي: لماذا يمكن لـ NCL تحقيق انتقائية عالية وانتقائية كيميائية؟
في مجال الكيمياء الحيوية الحديثة، يعتبر الربط الكيميائي الطبيعي (NCL) في الواقع امتدادًا مهمًا لمفهوم الربط الكيميائي. إنه طريقة لتكثيف اثنين أو أكثر من الببتيدات غير المحمية تساهميًا لبناء سلسلة بولي ببتيدية أكبر. إن NCL هي الطريقة الأكثر فعالية لتوليف البروتينات الأصلية أو المعدلة ذات الأحجام النموذجية، وخاصة تلك التي تحتوي على أقل من حوالي 300 حمض أميني.
في تفاعل NCL، تهاجم مجموعة الثيول المتأينة لبقايا السيستين الطرفية الأمينية لببتيد غير محمي ثيوإستر الطرفية الكربوكسيلية لببتيد غير محمي ثانٍ في محلول منظم مائي عند درجة حموضة 7.0. في السائل.
في عملية NCL، تعتبر خطوة التحويل الثيوإستري الأولي عملية عكسية، مما يجعل التفاعل انتقائيًا كيميائيًا وانتقائيًا إقليميًا، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين وسيط مرتبط. يتم إعادة ترتيب هذا الوسيط بسرعة عن طريق نقل S,N-acyl داخل الجزيء، مما يؤدي إلى رابطة أميدية أصلية (أو "ببتيد") عند نقطة الارتباط.
آلية التفاعل وخصائصها
في تفاعل NCL، يكون محفز الثيول الأكثر فعالية واستخدامًا هو حمض 4-مركابتوفينيل الأسيتيك. الطبيعة العكسية للتفاعل تجعل NCL انتقائية إقليميًا للغاية أثناء تخليقها. على سبيل المثال، في وجود بقايا السيستين الداخلية، كان العائد من المنتج النهائي لا يزال مرتفعًا جدًا، وهو ما يعزى إلى عدم انعكاس الخطوة الثانية من نقل أسيل S-N في ظل ظروف التفاعل.
يعود تاريخ NCL إلى عام 1992، عندما تم تطوير مفهوم "الرابطة الكيميائية" على يد ستيفن كينت ومارتينا شنويلزر في معهد سكريبس للأبحاث. لم يفتح هذا الابتكار سابقة للتكثيف التساهمي للببتيدات غير المحمية فحسب، بل تم توسيعه أيضًا إلى تقنية NCL في عام 1994، مما يسمح بتكوين روابط ثنائية الإستر لحمض الأكساليك بين الببتيدات وتحويلها في النهاية إلى روابط أميد أصلية.أثناء التفاعل، لا يتم توليد أي منتجات ثانوية تقريبًا تتحد مع مجموعات وظيفية أخرى. هذه الميزة تجعل NCL طريقة تركيب كيميائي عالية الدقة.
التطبيقات المعاصرة والآفاق المستقبلية
تشكل تقنية NCL الأساس للتركيب الكيميائي للبروتين اليوم، وقد تم استخدامها على نطاق واسع لإعداد مجموعة متنوعة من البروتينات والإنزيمات. ميزتها الرئيسية هي أن كفاءة ربط الببتيدات الطويلة بواسطة هذه التقنية غالبًا ما تكون قريبة من الكمية، مما يسمح بتركيب العديد من البروتينات التي لا يمكن تصنيعها بالطرق التقليدية بسبب حجمها وتعديلاتها والهياكل الكيميائية الأخرى.إن طريقة NCL هي كيمياء خضراء بطبيعتها بسبب اقتصادها الذري واستخدام المذيبات غير الخطرة.
عادة ما يتم إجراء عملية NCL في 6 مولار من هيدروكلوريد الغوانيدين في محلول مائي في وجود محفز ثيول عطري، وعادة ما تكون عائدات الببتيدات الناتجة قريبة من الكمية. ومع ذلك، بالنسبة للببتيدات الحساسة للضوء، يجب تجنب ملامسة الكيتونات لأن هذا قد يؤثر على تخليق الببتيد وكفاءة التفاعل.
خاتمةبالإضافة إلى ذلك، يمكن لتقنية NCL استخدام الأحماض الأمينية المختلفة المحتوية على الكبريت أو الببتيدات المحتوية على أحماض أمينية سيلينية طرفية N بشكل مرن للتخليق، مما يدل على إمكاناتها القوية في علم الأحياء الاصطناعي.
وبالتالي، فإن قابلية عكس تفاعل NCL وانتقائيته الممتازة تجعله تقنية مهمة لتخليق البروتين. وبينما يستكشف الخبراء التطبيقات المحتملة لهذه التفاعلات، فمن المؤكد أن NCL ستواصل لعب دور مهم في الأبحاث الطبية الحيوية في المستقبل. وعلى العكس من ذلك، يجب علينا أيضًا أن نفكر: كم عدد التقنيات الجديدة المحتملة التي تنتظر أن يتم اكتشافها للهندسة البروتينية المستقبلية؟
