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反转连接反应的神秘：为什么NCL能实现高效的选择性与化学选择性？
在现代生物化学的领域中，天然化学接合（Native Chemical Ligation，NCL）其实是化学接合概念的一个重要延伸，藉由共价缩合两个以上未保护的肽段，来构建更大的多肽链。 NCL是合成典型尺寸的本土或改性蛋白质的最有效方法，尤其是对于那些少于约300个氨基酸的蛋白质。
在NCL反应中，未保护肽的N端半胱氨酸残基的离子化硫醇基团攻击第二个未保护肽的C端硫酯，这一过程发生在pH 7.0的水性缓冲液中。
在NCL过程中，初始的转硫酯化步骤是一个可逆过程，这使得反应同时具备化学选择性和区域选择性，最终形成一个链结中间体。这个中间体会迅速通过内分子S,N-酰基转移重新排列，导致在连接点生成一个天然酰胺（或称作“肽”）键。
反应机制及其特征
在NCL反应中，最有效且最常用的硫醇催化剂是4-巯基苯乙酸。该反应的可逆性特征使得NCL在合成时具备高度的区域选择性。例如，在存在内部半胱氨酸残基的情况下，最终产物的产量依然非常高，这归因于在反应条件下第二步骤S-N酰基转移的不可逆性。
在反应中，几乎不会生成与其他功能基结合的副产物，这样的特性使得NCL成为高度精确的化学合成方法。
NCL的历史可以追溯到1992年，由史蒂芬·肯特和马蒂娜·施诺尔策在斯克里普斯研究所开发的“化学接合”概念。这一创新不仅开启了未保护肽段共价缩合的先河，还在1994年进一步推广到NCL技术，使得肽段之间可以形成草酸二酯键并最终转化为本土酰胺键。
当代应用及未来展望
NCL技术在当今的化学蛋白质合成中形成了基础，并且已被广泛用于制备各种蛋白质和酶。其主要优势在于，通过这一技术连接长肽段的效率通常接近定量，从而可以合成诸多因其大小、修饰及其它化学结构而无法通过传统方法合成的蛋白质。
NCL的方法本质上具备绿色化学的特性，因其原子经济性和所使用的无害溶剂。
NCL通常在6 M的氢氯酸胍水溶液中进行，并在存在芳香硫醇催化剂的条件下进行，所得肽段的产量通常接近定量。然而，对于光敏感的肽段，需要避免与酮的接触，因为这可能会影响到肽的合成及反应效率。
此外，NCL技术还能灵活地使用不同的含硫氨基酸或含有N端硒氨基酸的多肽进行合成，展现出其在合成生物学中的强大潜能。
结论
总结而言，NCL反应的可逆性及其卓越的选择性使其成为蛋白质合成的重要技术。当专家们探索这些反应的潜在应用时，NCL无疑将在未来的生物医学研究中继续扮演重要角色。反之，我们也必须思考：对于未来的蛋白质工程，还有多少可能的新技术等待着被发现？
