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역결찰 반응의 미스터리: NCL이 높은 선택성과 화학선택성을 달성할 수 있는 이유는 무엇인가?
현대 생화학 분야에서, 네이티브 케미컬 라이게이션(NCL)은 실제로 케미컬 라이게이션 개념의 중요한 확장입니다. 이는 두 개 이상의 보호되지 않은 펩타이드를 공유 결합으로 축합하여 더 큰 폴리펩타이드 사슬을 구성하는 방법입니다. NCL은 일반적인 크기의 천연 또는 변형 단백질, 특히 약 300개 미만의 아미노산으로 구성된 단백질을 합성하는 데 가장 효율적인 방법입니다.
NCL 반응에서 보호되지 않은 펩타이드의 N-말단 시스테인 잔기의 이온화된 티올 그룹은 pH 7.0의 수용성 완충 용액에서 두 번째 보호되지 않은 펩타이드의 C-말단 티오에스테르를 공격합니다. 액체에서.
NCL 공정에서, 최초의 트랜스티오에스테르화 단계는 가역적인 공정으로, 이로 인해 반응이 화학 선택적, 위치 선택적이 되어, 궁극적으로 연결된 중간체가 형성됩니다. 이 중간체는 분자 내 S,N-아실 전이를 통해 빠르게 재배열되어 부착 지점에서 천연 아마이드(또는 "펩타이드") 결합을 생성합니다.
반응 메커니즘과 그 특성
NCL 반응에서 가장 효과적이고 일반적으로 사용되는 티올 촉매는 4-머캅토페닐아세트산입니다. 반응의 가역적 특성으로 인해 NCL은 합성 중에 매우 위치 선택적입니다. 예를 들어, 내부 시스테인 잔류물이 존재하더라도 최종 생성물의 수율은 여전히 매우 높았는데, 이는 반응 조건 하에서 두 번째 단계의 S-N 아실 전이가 비가역적이기 때문인 것으로 생각됩니다.
반응 중에 다른 작용기와 결합하는 부산물은 거의 생성되지 않습니다. 이 특징은 NCL을 매우 정밀한 화학 합성 방법으로 만듭니다.
NCL의 역사는 1992년 스크립스 연구소의 스티븐 켄트와 마르티나 슈놀처가 "화학 결합"이라는 개념을 개발하면서 시작되었습니다. 이러한 혁신은 보호되지 않은 펩타이드의 공유 결합 축합에 대한 선례를 열었을 뿐만 아니라, 1994년에는 NCL 기술로 더욱 확장되어 펩타이드 사이에 옥살산 디에스테르 결합을 형성하고 궁극적으로 기본 아미드 결합으로 전환할 수 있게 되었습니다.
현대적 응용 및 미래 전망
NCL 기술은 오늘날 화학적 단백질 합성의 기초를 형성하고 있으며 다양한 단백질과 효소를 제조하는 데 널리 사용되었습니다. 이 기술의 가장 큰 장점은 긴 펩타이드를 연결하는 효율성이 종종 정량적 수준에 가까워 크기, 변형 및 기타 화학 구조로 인해 전통적인 방법으로는 합성할 수 없는 많은 단백질을 합성할 수 있다는 것입니다.
NCL의 방법은 원자 경제성과 위험하지 않은 용매 사용으로 본질적으로 친환경 화학입니다.
NCL은 일반적으로 방향족 티올 촉매의 존재 하에 수용액에서 6 M 구아니딘 염산염에서 수행되며, 생성된 펩타이드의 수율은 일반적으로 정량에 가깝습니다. 그러나 빛에 민감한 펩타이드의 경우 케톤과의 접촉을 피해야 합니다. 케톤과의 접촉은 펩타이드 합성과 반응 효율에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.
결론또한 NCL 기술은 합성을 위해 다양한 유황 함유 아미노산이나 N-말단 셀레노아미노산이 함유된 펩타이드를 유연하게 사용할 수 있어 합성 생물학에서 강력한 잠재력을 보여줍니다.
요약하면, NCL 반응의 가역성과 뛰어난 선택성은 이를 단백질 합성에 중요한 기술로 만듭니다. 전문가들이 이러한 반응의 잠재적인 적용 분야를 탐구함에 따라 NCL은 의심할 여지 없이 미래의 생물의학 연구에서 중요한 역할을 계속 수행할 것입니다. 반대로, 우리는 또한 이렇게 생각해야 합니다. 미래의 단백질 공학을 위해 발견되기를 기다리는 새로운 기술이 얼마나 있을까요?
