Language
Country/Area
No result found
Bí ẩn của phản ứng gắn ngược: Tại sao NCL có thể đạt được tính chọn lọc và tính chọn lọc hóa học cao?
Trong lĩnh vực sinh hóa hiện đại, liên kết hóa học tự nhiên (NCL) thực sự là một phần mở rộng quan trọng của khái niệm liên kết hóa học. Đây là phương pháp ngưng tụ cộng hóa trị hai hoặc nhiều peptide không được bảo vệ để tạo ra chuỗi Polypeptide lớn hơn. NCL là phương pháp hiệu quả nhất để tổng hợp các protein tự nhiên hoặc đã biến đổi có kích thước điển hình, đặc biệt là những protein có ít hơn khoảng 300 axit amin.
Trong phản ứng NCL, nhóm thiol ion hóa của gốc cysteine đầu N của một peptit không được bảo vệ sẽ tấn công vào gốc thioester đầu C của một peptit không được bảo vệ thứ hai trong dung dịch đệm nước ở pH 7,0. Trong chất lỏng.
Trong quy trình NCL, bước chuyển este hóa ban đầu là một quá trình thuận nghịch, khiến phản ứng vừa có tính chọn lọc hóa học vừa có tính chọn lọc vị trí, cuối cùng tạo thành chất trung gian liên kết. Chất trung gian này nhanh chóng sắp xếp lại thông qua quá trình chuyển S,N-acyl nội phân tử, tạo ra liên kết amide (hoặc "peptit") tự nhiên tại điểm gắn kết.
Cơ chế phản ứng và đặc điểm của nó
Trong phản ứng NCL, chất xúc tác thiol hiệu quả nhất và được sử dụng phổ biến nhất là axit 4-mercaptophenylacetic. Bản chất thuận nghịch của phản ứng làm cho NCL có tính chọn lọc vị trí cao trong quá trình tổng hợp. Ví dụ, khi có sự hiện diện của một chất cặn cysteine bên trong, sản lượng của sản phẩm cuối cùng vẫn rất cao, điều này được cho là do tính không thể đảo ngược của quá trình chuyển acyl S-N ở bước thứ hai trong điều kiện phản ứng.
Trong quá trình phản ứng, hầu như không có sản phẩm phụ nào kết hợp với các nhóm chức năng khác được tạo ra. Tính năng này làm cho NCL trở thành phương pháp tổng hợp hóa học có độ chính xác cao.
Lịch sử của NCL bắt đầu từ năm 1992, khi khái niệm "liên kết hóa học" được phát triển bởi Steven Kent và Martina Schnoelzer tại Viện nghiên cứu Scripps. Sự đổi mới này không chỉ mở ra tiền lệ cho quá trình ngưng tụ cộng hóa trị của các peptit không được bảo vệ mà còn được mở rộng thêm thành công nghệ NCL vào năm 1994, cho phép hình thành các liên kết dieste axit oxalic giữa các peptit và cuối cùng chuyển thành các liên kết amit tự nhiên.
Ứng dụng hiện đại và triển vọng tương lai
Công nghệ NCL tạo thành nền tảng cho quá trình tổng hợp protein hóa học ngày nay và được sử dụng rộng rãi để chế biến nhiều loại protein và enzyme. Ưu điểm chính của nó là hiệu quả kết nối các peptide dài bằng công nghệ này thường gần với định lượng, do đó cho phép tổng hợp nhiều loại protein mà các phương pháp truyền thống không thể tổng hợp được do kích thước, biến thể và các cấu trúc hóa học khác.
Phương pháp của NCL về cơ bản là hóa học xanh do tính tiết kiệm nguyên tử và sử dụng dung môi không nguy hiểm.
NCL thường được thực hiện trong dung dịch nước có chứa guanidine hydrochloride 6 M với sự có mặt của chất xúc tác thiol thơm và sản lượng của các peptit thu được thường gần bằng định lượng. Tuy nhiên, đối với các peptit nhạy cảm với ánh sáng, cần tránh tiếp xúc với xeton vì điều này có thể ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp peptit và hiệu quả phản ứng.
Phần kết luậnNgoài ra, công nghệ NCL có thể linh hoạt sử dụng các loại axit amin hoặc peptit chứa lưu huỳnh khác nhau có chứa axit selenoamino đầu N để tổng hợp, chứng tỏ tiềm năng mạnh mẽ của công nghệ này trong sinh học tổng hợp.
Tóm lại, khả năng đảo ngược của phản ứng NCL và tính chọn lọc tuyệt vời của nó làm cho nó trở thành một công nghệ quan trọng để tổng hợp protein. Khi các chuyên gia khám phá các ứng dụng tiềm năng của những phản ứng này, NCL chắc chắn sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu y sinh trong tương lai. Ngược lại, chúng ta cũng phải suy nghĩ: Có bao nhiêu công nghệ mới tiềm năng đang chờ được khám phá cho kỹ thuật protein trong tương lai?
