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Proteinligation Die englisch protein ligation ist eine biochemische Methode der Proteinsynthese durch Verknüpfung von zw

Proteinligation

Die Proteinligation (englisch protein ligation) ist eine biochemische Methode der Proteinsynthese durch Verknüpfung von zwei oder mehreren Peptiden.

Reaktionswege Bearbeiten

Durch die Proteinligation können zwei Peptide aneinander gekoppelt werden. Meist handelt es sich dabei um Peptidfragmente, die durch Festphasenpeptidsynthese (SPPS) hergestellt wurden. Verschiedene Verfahren zur Proteinligation wurden beschrieben, z. B.:

  • die native chemical ligation
  • der Prior Thiol Capture
  • die Expressed Protein Ligation
  • das Acyl-Initiated Capture
  • die SEA native peptide ligation
  • die Intein-Kopplung
  • die Peptidligation mit Selenocystein.
  • und die Spurlose Staudinger-Ligation

Native chemical ligation Bearbeiten

Reaktionsschema der native chemical ligation

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.

SEA native peptide ligation Bearbeiten

Das N-terminale Peptid muss für die Proteinligation als letzte Aminosäure (an seinem C-Terminus) eine bis(2-Sulfanylethyl)aminogruppe (SEA) und das C-terminale Peptid muss für die Proteinligation als erste Aminosäure (an seinem N-Terminus) ein Cystein oder Homocystein aufweisen.

Staudinger-Ligation Bearbeiten

Die im Jahr 2000 entdeckte Möglichkeit die Staudinger-Reaktion auch zur Peptid- bzw. Proteinligation zu nutzen ist als Staudinger-Ligation bekannt. Im Gegensatz zur „native peptide ligation“ hängt die Peptidverknüpfung mit der Staudinger-Ligation nicht von einer bestimmten Aminosäureseitenkette ab. Bei der Staudinger-Ligation bleibt eine Triarylphosphanoxidgruppe in Nachbarschaft zur Amidbindung. Ist diese nicht gewünscht kann die sogenannte spurlose Staudinger-Ligation genutzt werden, bei der die Phosphanoxideinheit im Hydrolyseschritt abgespalten wird. Dies wird durch die Verwendung des Phosphans Diphenylphosphanyl-phenol oder Di-phenylphosphanylmethanthiol erreicht. Beide Phosphane zeigen ein gutes Reaktionsprofil und ermöglichen so die Proteinligation in Ausbeuten von bis zu 99 %.

Durch die Verwendung der spurlosen Staudinger-Ligation gelang so unter anderem die Synthese von Ribonuclease A aus drei Peptidfragmenten.

Geschichte Bearbeiten

Die zugrundeliegende Reaktion der native chemical ligation wurde 1953 von T. Wieland veröffentlicht. Ab 1994 wurde die Reaktion zur Erzeugung von Proteinen aus Peptiden durch S. B. Kent weiterentwickelt. Im Jahr 2000 gelang Bertozzi et al. und Raines et al. die Proteinligation mit der Staudinger-Ligation.

Literatur Bearbeiten

  • T. Kimmerlin, D. Seebach: ‘100 years of peptide synthesis‘: ligation methods for peptide and protein synthesis with applications to beta-peptide assemblies. In: The journal of peptide research : official journal of the American Peptide Society. Band 65, Nummer 2, Februar 2005, S. 229–260, doi:10.1111/j.1399-3011.2005.00214.x, PMID 15705167.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ Maja Köhn, Rolf Breinbauer: Die Staudinger-Ligation– ein Geschenk für die Chemische Biologie. In: Angewandte Chemie. Band 116, Nr. 24, 14. Juni 2004, S. 3168–3178, doi:10.1002/ange.200401744.
  2. T. W. Muir, D. Sondhi, P. A. Cole: Expressed protein ligation: a general method for protein engineering. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 95, Nummer 12, Juni 1998, S. 6705–6710. PMID 9618476, PMC 22605 (freier Volltext).
  3. B. L. Nilsson, M. B. Soellner, R. T. Raines: Chemical synthesis of proteins. In: Annual review of biophysics and biomolecular structure. Band 34, 2005, S. 91–118, doi:10.1146/annurev.biophys.34.040204.144700. PMID 15869385, PMC 2845543 (freier Volltext).
  4. T. W. Muir, P. E. Dawson, S. B. Kent: Protein synthesis by chemical ligation of unprotected peptides in aqueous solution. In: Methods in enzymology. Band 289, 1997, S. 266–298. PMID 9353726.
  5. T. M. Hackeng, J. H. Griffin, P. E. Dawson: Protein synthesis by native chemical ligation: expanded scope by using straightforward methodology. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 96, Nummer 18, August 1999, S. 10068–10073. PMID 10468563, PMC 17843 (freier Volltext).
  6. T. Wieland, E. Bokelmann, L. Bauer, H. U. Lang, H. Lau, W. Schafer: Polypeptide syntheses. VIII. Formation of sulfur containing peptides by the intramolecular migration of aminoacyl groups. In: Liebigs Ann Chem. Band 583, 1953, S. 129–149.
  7. P. E. Dawson, T. W. Muir, I. Clark-Lewis, S. B. Kent: Synthesis of proteins by native chemical ligation. In: Science. Band 266, Nummer 5186, November 1994, S. 776–779. PMID 7973629.
  8. S. Kent: Total chemical synthesis of enzymes. In: Journal of peptide science : an official publication of the European Peptide Society. Band 9, Nummer 9, September 2003, S. 574–593, doi:10.1002/psc.475. PMID 14552420.
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Veröffentlichungsdatum:
Die Proteinligation englisch protein ligation ist eine biochemische Methode der Proteinsynthese durch Verknupfung von zwei oder mehreren Peptiden Inhaltsverzeichnis 1 Reaktionswege 1 1 Native chemical ligation 1 2 SEA native peptide ligation 1 3 Staudinger Ligation 2 Geschichte 3 Literatur 4 EinzelnachweiseReaktionswege BearbeitenDurch die Proteinligation konnen zwei Peptide aneinander gekoppelt werden Meist handelt es sich dabei um Peptidfragmente die durch Festphasenpeptidsynthese SPPS hergestellt wurden 1 Verschiedene Verfahren zur Proteinligation wurden beschrieben z B die native chemical ligation der Prior Thiol Capture die Expressed Protein Ligation 2 das Acyl Initiated Capture die SEA native peptide ligation die Intein Kopplung die Peptidligation mit Selenocystein 3 und die Spurlose Staudinger Ligation 1 Native chemical ligation Bearbeiten Hauptartikel Native chemical ligation nbsp Reaktionsschema der native chemical ligationDas N terminale Peptid muss fur die Proteinligation als letzte Aminosaure an seinem C Terminus ein Thioester und das C terminale Peptid muss fur die Proteinligation als erste Aminosaure an seinem N Terminus ein Cystein aufweisen 4 5 SEA native peptide ligation Bearbeiten Hauptartikel SEA native peptide ligation Das N terminale Peptid muss fur die Proteinligation als letzte Aminosaure an seinem C Terminus eine bis 2 Sulfanylethyl aminogruppe SEA und das C terminale Peptid muss fur die Proteinligation als erste Aminosaure an seinem N Terminus ein Cystein oder Homocystein aufweisen Staudinger Ligation Bearbeiten Die im Jahr 2000 entdeckte Moglichkeit die Staudinger Reaktion auch zur Peptid bzw Proteinligation zu nutzen ist als Staudinger Ligation bekannt Im Gegensatz zur native peptide ligation hangt die Peptidverknupfung mit der Staudinger Ligation nicht von einer bestimmten Aminosaureseitenkette ab Bei der Staudinger Ligation bleibt eine Triarylphosphanoxidgruppe in Nachbarschaft zur Amidbindung Ist diese nicht gewunscht kann die sogenannte spurlose Staudinger Ligation genutzt werden bei der die Phosphanoxideinheit im Hydrolyseschritt abgespalten wird Dies wird durch die Verwendung des Phosphans Diphenylphosphanyl phenol oder Di phenylphosphanylmethanthiol erreicht Beide Phosphane zeigen ein gutes Reaktionsprofil und ermoglichen so die Proteinligation in Ausbeuten von bis zu 99 1 Durch die Verwendung der spurlosen Staudinger Ligation gelang so unter anderem die Synthese von Ribonuclease A aus drei Peptidfragmenten 1 Geschichte BearbeitenDie zugrundeliegende Reaktion der native chemical ligation wurde 1953 von T Wieland veroffentlicht 6 Ab 1994 wurde die Reaktion zur Erzeugung von Proteinen aus Peptiden durch S B Kent weiterentwickelt 7 8 Im Jahr 2000 gelang Bertozzi et al und Raines et al die Proteinligation mit der Staudinger Ligation 1 Literatur BearbeitenT Kimmerlin D Seebach 100 years of peptide synthesis ligation methods for peptide and protein synthesis with applications to beta peptide assemblies In The journal of peptide research official journal of the American Peptide Society Band 65 Nummer 2 Februar 2005 S 229 260 doi 10 1111 j 1399 3011 2005 00214 x PMID 15705167 Einzelnachweise Bearbeiten a b c d e Maja Kohn Rolf Breinbauer Die Staudinger Ligation ein Geschenk fur die Chemische Biologie In Angewandte Chemie Band 116 Nr 24 14 Juni 2004 S 3168 3178 doi 10 1002 ange 200401744 T W Muir D Sondhi P A Cole Expressed protein ligation a general method for protein engineering In Proceedings of the National Academy of Sciences Band 95 Nummer 12 Juni 1998 S 6705 6710 PMID 9618476 PMC 22605 freier Volltext B L Nilsson M B Soellner R T Raines Chemical synthesis of proteins In Annual review of biophysics and biomolecular structure Band 34 2005 S 91 118 doi 10 1146 annurev biophys 34 040204 144700 PMID 15869385 PMC 2845543 freier Volltext T W Muir P E Dawson S B Kent Protein synthesis by chemical ligation of unprotected peptides in aqueous solution In Methods in enzymology Band 289 1997 S 266 298 PMID 9353726 T M Hackeng J H Griffin P E Dawson Protein synthesis by native chemical ligation expanded scope by using straightforward methodology In Proceedings of the National Academy of Sciences Band 96 Nummer 18 August 1999 S 10068 10073 PMID 10468563 PMC 17843 freier Volltext T Wieland E Bokelmann L Bauer H U Lang H Lau W Schafer Polypeptide syntheses VIII Formation of sulfur containing peptides by the intramolecular migration of aminoacyl groups In Liebigs Ann Chem Band 583 1953 S 129 149 P E Dawson T W Muir I Clark Lewis S B Kent Synthesis of proteins by native chemical ligation In Science Band 266 Nummer 5186 November 1994 S 776 779 PMID 7973629 S Kent Total chemical synthesis of enzymes In Journal of peptide science an official publication of the European Peptide Society Band 9 Nummer 9 September 2003 S 574 593 doi 10 1002 psc 475 PMID 14552420 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Proteinligation amp oldid 207692175