Native chemical ligation

Durch die Proteinligation können zwei Peptide aneinander gekoppelt werden. Das N-terminale Peptid muss für die Proteinligation als letzte Aminosäure (an seinem C-Terminus) ein Thioester und das C-terminale Peptid muss für die Proteinligation als erste Aminosäure (an seinem N-Terminus) ein Cystein aufweisen. Im Zuge der Ligation bildet sich am Cystein eine Thioester-Bindung, die sich umestert und anschließend zur Peptidbindung umlagert (Thiotransesterifikation und S,N-acyl shift). Die Reaktion erfolgt in wässriger Lösung in Anwesenheit des Chaotrops Guanidiniumchlorid oder Harnstoff.^[1] Als Thioester kann jede Aminosäure verwendet werden, jedoch sind Valin, Isoleucin und Prolin sterisch gehindert, wodurch die Reaktion langsamer verläuft.^[2] Der C-terminale Thioester des N-terminalen Peptids wird meistens per Peptidsynthese mit Boc-Schutzgruppen erzeugt. Da Thioester-enthaltende Peptide nicht mit Fmoc-Schutzgruppen und nukleophilen Basen erzeugt werden können, wird mit Fmoc-Schutzgruppen ein Kenner safety catch linker zur Erzeugung der Thioester verwendet. Als Katalysator der Reaktion wird unter anderem Thiophenyl, 4-Mercaptophenylessigsäure (MPAA) oder 2-Mercaptoethansulfonat (MESNa) verwendet.

Alternative Verfahren zur Proteinligation wurden beschrieben, z. B. der Prior Thiol Capture, die Expressed Protein Ligation,^[3] das Acyl-Initiated Capture und die Peptidligation mit Selenocystein.^[4]

Die zugrundeliegende Reaktion der native chemical ligation wurde 1953 von Theodor Wieland veröffentlicht.^[5] Ab 1994 wurde die Reaktion zur Erzeugung von Proteinen aus Peptiden durch S. B. Kent weiterentwickelt.^[6][7]