La ligation chimique native (Native Chemical Ligation, NCL) est une méthode de chimie de peptides fondamentale introduite par Philip Dawson et Stephen Kent en 1994 (Science 266:776), permettant d'assembler deux fragments peptidiques en une unique liaison peptidique native (non modifiée) via une réaction chimiosélective en conditions aqueuses douces. Cette innovation a révolutionné la synthèse de protéines chimiques >50 résidus, jusqu'alors limitées par la SPPS directe (rendement chutant exponentiellement au-delà de 50 aa).
Principe chimique. La NCL repose sur la réaction entre un peptide C-terminal thioester (—COSR, préparé par SPPS avec résine Dawson/MeDbz/sulfonamide) et un peptide N-terminal cystéine (—H2N-Cys-peptide). Le thiol de la Cys attaque le carbonyle du thioester formant un intermédiaire thioester transitoire, qui subit un réarrangement S→N intramoléculaire (5-exo-trig) via la cyclisation du thiolate sur l'amine libre de la Cys, produisant une liaison peptidique native Cys en position de jonction. La réaction est réalisée en tampon aqueux pH 6.5-7.5 avec MPAA (4-mercaptophenylacetic acid) comme thiol catalytique, TCEP comme réducteur, guanidine 6M comme dénaturant pour peptides insolubles.
Extensions et variantes. L'exigence de Cys à la jonction est contournée par diverses extensions : desulfurisation post-NCL (Cys → Ala, Yan & Dawson 2001), ligation extended avec sélénocystéine (Sec, Hondal 2001), alanine/valine/leucine/proline thiol-surrogates (β-thiol-Ala, γ-thiol-Val, Payne & Chen), expressed protein ligation (EPL, Muir 1998, thioester biologique via intein), Staudinger ligation traceless (Raines 2000) ou ligation KAHA (Bode).
Applications majeures. La NCL et ses extensions ont permis la synthèse chimique d'insuline, ribonucléase A, histones, ubiquitine, β-amyloïde, HIV protéase, transthyrétine et d'autres protéines jusqu'à ~300 aa. Elle permet l'incorporation site-spécifique de modifications post-traductionnelles (phosphorylation, glycosylation, acétylation, méthylation, ubiquitination), d'acides aminés non-naturels, d'étiquettes fluorescentes et d'analogues isotopiques — impossible par expression recombinante ou SPPS linéaire classique.
