Development of Powerful Auxiliary-Mediated Ligation To Facilitate Rapid Protein Assembly

Yin, Hang; Lü, Dan; Wang, Siyao; Wang, Ping

doi:10.1021/acs.orglett.9b01737

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“…This chemical behavior contrasts with the known difficulty in breaking carbon-nitrogen bonds, a process that usually requires harsch conditions, 16,17 metal catalysis 18 or radical reactions. 19,20 In contrast, the detailed mechanistic investigations reported here point toward an anionic mechanism that depends on the ionization state of SetCys in its ring-opened and reduced form. In this respect, SetCys uncovers a novel mode of reactivity for Cys and provides a useful means for accessing complex protein scaffolds as illustrated by the total 3 one-pot synthesis of biologically active linear or backbone cyclized variants of the hepatocyte growth factor (HGF) kringle 1 (K1) domain.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 55%

A Cysteine Selenosulfide Redox Switch for Protein Chemical Synthesis

Diemer¹,

Ollivier²,

Leclercq³

et al. 2019

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<div>We describe a cyclic selenosulfide derivative of cysteine called SetCys that enables to perform protein chemical synthesis under redox-control.</div><div>Native chemical ligation or SEA-mediated ligation with SetCys peptide segments proceeds in a traceless manner and involves the cleavage of a carbon-nitrogen bond in situ.</div><div>The manuscript describes detailed mechanistic investigations of SetCys redox-switch and its application to the production of biologically active cyclic protein mimics of hepatocyte growth factor, the high-affinity ligand of MET tyrosine kinase receptor.<br></div><div><br></div>

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Section: Introductionmentioning

confidence: 55%

A Cysteine Selenosulfide Redox Switch for Protein Chemical Synthesis

Diemer¹,

Ollivier²,

Leclercq³

et al. 2019

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“…Kürzlich stellten Wang et al. eine Seleno‐Variante des MPE‐Auxiliares vor, das 2‐Seleno‐2‐phenethyl‐Auxiliar ( 13 ) [10] . Wie für Reaktionen, die auf Selenol‐Selenoesteraustausch basieren, erwartet, [11] vermittelte dieses Auxiliar sehr schnelle Ligationen.…”

Section: Einführungunclassified

“…Kanai und Otaka erklärten den vorteilhaften Effekt der 2‐Mercaptomethyl‐DMAP‐Systeme mit einer erhöhten Acidität der Thiolgruppe, die wiederum die Reaktivität der Acylkomponente des beim Thiol‐Austausch gebildeten Thioester‐Intermediates erhöhen würde. In Anbetracht der Tatsache, dass selbst NCL‐Reaktionen an selenomodifizierten Auxiliaren vor der Umlagerung abbrechen können, [10] denken wir, dass die Aktivierung der Acylkomponente nicht für die hohen Ligationsraten verantwortlich sein kann, die mit dem MPyE‐Auxiliar beobachtet wurden.…”

Section: Ergebnisse Und Diskussionunclassified

Ein zur Basenkatalyse befähigtes Ligationsauxiliar ermöglicht die cysteinfreie native chemische Ligation an anspruchsvollen Verknüpfungsstellen

et al. 2021

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Ligationsauxiliare werden in der chemischen Proteinsynthese eingesetzt, um den Anwendungsbereich der nativen chemischen Ligation (NCL) über Cystein hinaus zu erweitern. An sterisch anspruchsvollen Ligationsstellen erweisen sich Auxiliar‐vermittelte Ligationen allerdings als schwierig. Oft akkumuliert das im Thiolaustauschschritt der NCL gebildete Thioester‐Intermediat, da der anschließende S→N‐Acyltransfer nur sehr langsam abläuft. In dieser Arbeit stellen wir die 2‐Mercapto‐2‐(pyridin‐2‐yl)ethyl (MPyE)‐Gruppe als das erste Auxiliar vor, welches in der Lage ist, die Ligationsreaktion durch interne Katalyse zu unterstützen. Bemerkenswerterweise liefert das MPyE‐Auxiliar auch dann nützliche Reaktionsraten, wenn Prolin oder eine β‐verzweigte Aminosäure an der Verknüpfung beteiligt sind. Quantenchemische Rechnungen deuten darauf hin, dass der Pyridin‐Stickstoff im geschwindigkeitsbestimmenden Protonentransferschritt als eine intramolekulare Base agiert. Das Auxiliar wird in nur zwei Schritten hergestellt und durch reduktive Alkylierung in das Peptid eingeführt. Die Abspaltung des Auxiliars erfolgt durch Behandlung mit TCEP/Morpholin in Gegenwart eines MnII‐Komplexes als Radikalstarter. Die Synthese eines de novo designten 99mer‐Peptids und eines 80 Aminosäuren langen MUC1‐Peptids demonstrieren die Nützlichkeit des MPyE‐Auxiliars.

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“…The subsequent auxiliary removal can be achieved with the treatment of morpholine and TCEP at slightly basic pH (Scheme ). Notably, such radical condition can tolerate unprotected Cys residue …”

Section: Other Ligation Techniquesmentioning

confidence: 99%

Chemical Protein Synthesis by Native Chemical Ligation and Variations Thereof

et al. 2019

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For a long time, the total synthesis of proteins was considered as a “mission impossible” because of the tedious and complex synthetic steps and demanding purification processes. However, with the development of modern synthetic methodologies, many protein syntheses have now been reported. More importantly, through chemical synthesis, desired modifications can be installed to target proteins precisely, which is a major advantage over traditional bio‐synthesis approaches. This review summarizes the techniques developed for protein assembly, including native chemical ligation, Se‐mediated ligation, and a range of other ligation methods. A few synthetic examples, whereby synthetic proteins with desired modifications have been utilized for related biological research, are also included. We believe that chemical synthesis can provide alternative pathways to solve problems that have hitherto proved insurmountable by traditional biological approaches.

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Development of Powerful Auxiliary-Mediated Ligation To Facilitate Rapid Protein Assembly

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A Cysteine Selenosulfide Redox Switch for Protein Chemical Synthesis

A Cysteine Selenosulfide Redox Switch for Protein Chemical Synthesis

Ein zur Basenkatalyse befähigtes Ligationsauxiliar ermöglicht die cysteinfreie native chemische Ligation an anspruchsvollen Verknüpfungsstellen

Chemical Protein Synthesis by Native Chemical Ligation and Variations Thereof

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