الربط الكيميائي

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الربط الكيميائي هو التكثيف الكيميائي الانتقائي لقطاعات الببتيد غير المحمية والذي يتم تمكينه من خلال تكوين رابطة غير أصلية في موقع الربط .

تُجرى عملية الربط الكيميائي عادةً في محلول مائي. ويمكن استخدام تفاعلات ربط كيميائي متتالية متعددة لإنتاج بروتينات ذات حجم نموذجي موجود في الطبيعة، أي بسلاسل عديد الببتيد التي تحتوي على 200-300 حمض أميني ، والتي يتم إنتاجها عن طريق التخليق الكلي.

مبدأ الربط الكيميائي

طُرح مفهوم "الربط الكيميائي" من قِبل كينت في أوائل التسعينيات. [ 1 ] ويتألف من نهج مبتكر للتكثيف التساهمي لقطاعات الببتيد غير المحمية باستخدام "وظائف فريدة متفاعلة فيما بينها، واحدة على كل قطاع ببتيدي متفاعل، مصممة للتفاعل مع بعضها البعض فقط دون التفاعل مع أي من المجموعات الوظيفية الموجودة في الببتيدات (الطبيعية)". ويُمكن الربط الكيميائي للببتيدات غير المحمية من خلال تكوين جزء غير طبيعي، أي رابطة غير ببتيدية ، تربط قطاعي الببتيد في ناتج الربط. وقد تم تصوره كطريقة عامة من شأنها تبسيط التخليق الكيميائي لجزيئات البروتين بشكل كبير، وتمكين تطبيق كامل نطاق الكيمياء على عالم البروتينات.

الربط الكيميائي الأصلي

تُعدّ عملية الربط الكيميائي الطبيعي الطريقة الأكثر عمليةً وفعاليةً للتفاعل الكيميائي الانتقائي للببتيدات غير المحمية . تضمنت طرق الربط الكيميائي الأصلية تكوين رابطة غير طبيعية في موقع الربط، ثم طُوّرت عملية الربط الكيميائي الطبيعي . في هذه العملية، يتفاعل ثيوإستر الببتيد غير المحمي مع السيستين الطرفي N لببتيد آخر، مُنتجًا ناتج ربط يربط فيه رابطة ببتيدية طبيعية بين جزئي الببتيد. في هذه الطريقة، يُعاد ترتيب ناتج الربط الأولي المرتبط برابطة ثيوإستر لتكوين رابطة أميدية . تتغلب عملية الربط الكيميائي الطبيعي على قيود منهج الكيمياء العضوية التركيبية التقليدي في التخليق الكلي للبروتينات، وتُمكّن من التخليق الكلي أو شبه الكلي لجزيئات البروتين بشكل روتيني.

يعتمد الربط الكيميائي الطبيعي على وجود بقايا السيستين في موقع الربط. ويمكن في بعض الحالات توسيع نطاق استخدام الربط الكيميائي الطبيعي ليشمل بقايا غير السيستين باستخدام طرق تستخدم مجموعات مساعدة قابلة للإزالة، كما يمكن استخدام إزالة الكبريت بعد الربط (مثل تحويل السيستين إلى ألانين).

ربط البروتين المُعبَّر عنه

باستغلال الإنتينات الموجودة طبيعيًا ، يُمكن تحضير ثيوإستر طرفي كربوكسيلي لببتيد مُعاد التركيب . يُتيح ذلك استخدام ثيوإسترات كبيرة مُشتقة من بروتينات مُعاد تركيبها في الربط الكيميائي الطبيعي. يُمكن ربط الثيوإستر المُعاد تركيبه بببتيد اصطناعي يحمل سيستين طرفيًا أمينيًا. يُعرف هذا النوع من الربط الكيميائي الطبيعي باستخدام ثيوإسترات طرفية كربوكسيلية مُعاد تركيبها باسم ربط البروتين المُعبَّر عنه . كما يُمكن استخدام التعبير المُعاد تركيبه لإنتاج ببتيد سيستين لاستخدامه في الربط الكيميائي الطبيعي.

ربط ستودينجر

تُمكّن تقنية ربط ستودينجر، التي نُشرت لأول مرة عام 2000، من ربط أجزاء الببتيد بغض النظر عن الأحماض الأمينية الطرفية. وتعتمد هذه الطريقة على تفاعل ستودينجر . ولا تزال تقنية ربط ستودينجر قيد التطوير، ولكنها لم تُستخدم على نطاق واسع بعد.

ربط سيرين/ثريونين

تم إدخال ربط السيرين/الثريونين في التخليق الكيميائي للبروتينات كطريقة بديلة للربط الكيميائي الطبيعي. يتضمن ربط السيرين / الثريونين تكثيف جزء ببتيدي غير محمي ذي سلسلة جانبية يحتوي على إستر ساليسيل ألدهيد في الطرف الكربوكسيلي، مع جزء ببتيدي آخر يحتوي على بقايا سيرين أو ثريونين في الطرف الأميني. يؤدي التفاعل الكيميائي الانتقائي بين إستر ساليسيل ألدهيد الببتيدي ومجموعة 1،2-هيدروكسيلامين في السيرين أو الثريونين إلى تكوين وسيط مرتبط برابطة أسيتال N،O-بنزيليدين ، والذي يخضع للتحلل الحمضي لإنتاج رابطة ببتيدية طبيعية Xaa-Ser/Thr. يوفر ربط السيرين/الثريونين طريقة تكميلية للتخليق الكيميائي والتخليق الجزئي للبروتينات.

مراجع

  1. ↑ شنولزر م، كينت إس بي. (1992). "بناء البروتينات عن طريق ربط الببتيدات الاصطناعية غير المحمية: بروتياز فيروس نقص المناعة البشرية المُهندس هيكليًا". مجلة ساينس . 256 : 221-225 .
  • شنولزر إم، كينت إس بي. 1992 ، "بناء البروتينات عن طريق ربط الببتيدات الاصطناعية غير المحمية: بروتياز فيروس نقص المناعة البشرية المُهندس هيكليًا". مجلة ساينس . 256: 221-225
  • داوسون بي إي، موير تي دبليو، كلارك-لويس آي، كينت إس بي. 1994 ، "تخليق البروتينات عن طريق الربط الكيميائي الأصلي". ساينس . 266:776-9.
  • Muir TW. 2003, "التخليق الجزئي للبروتينات عن طريق ربط البروتين المعبر عنه." Annu Rev Biochem . 72:249-89.
  • نيلسون بي إل، سولنر إم بي، راينز آر تي. 2005 ، "التخليق الكيميائي للبروتينات". المراجعة السنوية للفيزياء الحيوية والتركيب الجزيئي الحيوي 34: 91-118
  • بانغ د، بينتيلوت بي إل، كينت إس بي. 2006 ، "الربط المتحكم فيه حركيًا للتخليق الكيميائي المتقارب للبروتينات." Angew Chem Int Ed Engl. 45:3985-8.
  • كينت إس بي. 2009 ، "التخليق الكيميائي الكامل للبروتينات". Chem.Soc.Rev. 38، 338-351. doi : 10.1039/b700141j .
  • Zhang Y, Xu C, Kam HY, Lee CL, Li X. 2013 ، "التخليق الكيميائي للبروتين عن طريق ربط السيرين/الثريونين". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية. 17: 6657-6662
  • Aldrich, Chemical Ligation ChemFiles 2008 Vol. 8, No 1, giving a overview on modern Chemical Ligation methods and literature.