La ligación química nativa (NCL) es un método fundamental de la química de péptidos introducido por Philip Dawson y Stephen Kent en 1994 (Science 266:776), que permite ensamblar dos fragmentos peptídicos en un único enlace peptídico nativo (sin modificar) mediante una reacción quimioselectiva en condiciones acuosas suaves. Esta innovación revolucionó la síntesis química de proteínas de >50 residuos, hasta entonces limitada por la SPPS directa (rendimiento que cae exponencialmente más allá de los 50 aa).
Principio químico. La NCL se basa en la reacción entre un péptido tioéster C-terminal (—COSR, preparado por SPPS con resina Dawson/MeDbz/sulfonamida) y un péptido con cisteína N-terminal (—H2N-Cys-péptido). El tiol de la Cys ataca el carbonilo del tioéster formando un intermedio tioéster transitorio, que sufre un reordenamiento intramolecular S→N (5-exo-trig) mediante ciclación del tiolato sobre la amina libre de la Cys, produciendo un enlace peptídico nativo con la Cys en la unión. La reacción se realiza en tampón acuoso a pH 6.5-7.5 con MPAA (ácido 4-mercaptofenilacético) como tiol catalítico, TCEP como reductor, guanidina 6M como desnaturalizante para péptidos poco solubles.
Extensiones y variantes. El requisito de Cys en la unión se elude mediante diversas extensiones: desulfuración post-NCL (Cys → Ala, Yan y Dawson 2001), ligación extendida con selenocisteína (Sec, Hondal 2001), sustitutos de tiol de alanina/valina/leucina/prolina (β-tiol-Ala, γ-tiol-Val, Payne y Chen), ligación de proteínas expresadas (EPL, Muir 1998, tioéster biológico vía inteína), ligación de Staudinger sin trazas (Raines 2000) o ligación KAHA (Bode).
Aplicaciones principales. La NCL y sus extensiones han permitido la síntesis química de insulina, ribonucleasa A, histonas, ubiquitina, β-amiloide, proteasa del VIH, transtiretina y otras proteínas de hasta ~300 aa. Permite la incorporación específica de sitio de modificaciones postraduccionales (fosforilación, glicosilación, acetilación, metilación, ubiquitinación), aminoácidos no naturales, marcadores fluorescentes y análogos isotópicos, algo imposible mediante expresión recombinante o SPPS lineal clásica.
