Química CLIP

La química CliP (Chemical Ligation of Peptides) es una técnica avanzada para la síntesis de péptidos que permite un mayor control y precisión en la síntesis de péptidos de mayor tamaño y con estructuras más complejas que las posibles con técnicas de síntesis convencionales. Esta técnica se basa en la unión covalente de fragmentos peptídicos previamente sintetizados, mediante una reacción de unión peptídica.

La química CliP (Chemical Ligation of Peptides) se llama así porque se basa en la unión covalente de fragmentos peptídicos previamente sintetizados, mediante una reacción de unión peptídica. La "C" en "CliP" se refiere a "Chemical" (química), la "Li" se refiere a "Ligation" (unión) y la "P" se refiere a "Peptides" (péptidos). El nombre refleja el proceso fundamental de la técnica, que es unir químicamente fragmentos de péptidos para formar moléculas de péptidos más grandes.

Origenes

La química CliP (Chemical Ligation of Peptides) fue desarrollada por el químico estadounidense Robert B. Merrifield en los años 60. El Dr. Merrifield recibió el premio Nobel en Química en 1984 por su desarrollo de la técnica de síntesis de péptidos en fase sólida (Solid Phase Peptide Synthesis, SPPS) y la técnica de ligation química de péptidos (Chemical Ligation of Peptides, CliP).

Existen varias técnicas precursoras a la química CliP (Chemical Ligation of Peptides) que han sido utilizadas para sintetizar peptidos:

1. Síntesis automática de peptidos (SPPS): Es una técnica de síntesis de peptidos mediante la adición sucesiva de aminoácidos a un extremo de una cadena peptídica, utilizando una variedad de reacciones químicas específicas.

2. Síntesis biológica: Es una técnica en la que las proteínas son producidas mediante la expresión de genes recombinantes en organismos vivos, como bacterias o células de mamíferos.

3. Técnicas de fragmentación: Es una técnica en la que se utilizan proteasas o otras enzimas para fragmentar proteínas o péptidos naturales en fragmentos más pequeños que pueden ser sintetizados mediante técnicas convencionales.

4. Técnicas de síntesis solid-phase: Es una técnica en la que los aminoácidos son sintetizados en un soporte sólido, como una resina, y luego son retirados mediante la utilización de reactivos específicos.

Estas técnicas precursoras son más antiguas que la química CliP y han sido utilizadas para sintetizar peptidos de menor tamaño y menor complejidad. Sin embargo, la química CliP ha permitido un mayor control y precisión en la síntesis de peptidos de mayor tamaño y complejidad, y ha sido ampliamente utilizada en la química de peptidos y en la investigación biológica.

Aplicaciones

He aqui algunos ejemplos específicos de síntesis química que emplean la técnica de química CliP (Chemical Ligation of Peptides) para generar moléculas de péptidos de mayor tamaño y complejidad:

1. Síntesis de la proteína Insulina: La insulina es una proteína que se utiliza para tratar la diabetes, se ha utilizado la técnica de química CliP para sintetizar insulina mediante la unión de fragmentos peptídicos previamente sintetizados.

2. Síntesis de péptidos anticuerpo: La química CliP se ha utilizado para sintetizar péptidos anticuerpo como anticuerpos contra el cáncer, estos péptidos son capaces de unirse específicamente a proteínas específicas del cáncer con alta afinidad.

3. Síntesis de péptidos con actividad antiviral: La química CliP se ha utilizado para sintetizar péptidos con actividad antiviral, por ejemplo péptidos que pueden inhibir la entrada del virus del SIDA en las células.

4. Síntesis de péptidos moduladores de receptores: La química CliP se ha utilizado para sintetizar péptidos moduladores de receptores, como péptidos que pueden actuar como agonistas o antagonistas de receptores celulares específicos.

5. Síntesis de péptidos que se utilizan en terapias: La química CliP se ha utilizado para sintetizar péptidos que se utilizan en terapias, como péptidos que pueden actuar como agentes antiinflamatorios o analgésicos.

Caso especifico, produccion de Insulina

Creditos Imagen: https://doi.org/10.1002/anie.201702493

La síntesis de insulina mediante química CliP se lleva a cabo en varios pasos, los cuales son:

1. Síntesis de fragmentos peptídicos: Se sintetizan fragmentos peptídicos que corresponden a las diferentes regiones de la insulina mediante técnicas de síntesis automática de péptidos (SPPS) o técnicas de síntesis solid-phase.

2. Purificación de fragmentos peptídicos: Los fragmentos peptídicos se purifican mediante cromatografía para eliminar cualquier impureza.

3. Reacción de ligado: Los fragmentos peptídicos purificados se unen mediante una reacción de ligado química específica para formar la molécula completa de insulina.

4. Purificación de la insulina: La insulina sintetizada se purifica mediante cromatografía para eliminar cualquier impureza.

5. Caracterización: La insulina purificada se caracteriza mediante técnicas analíticas como espectroscopía de masas, espectroscopía de absorción y espectroscopía de resonancia magnética nuclear para confirmar su estructura y pureza.

La reacción de ligado en la síntesis de insulina mediante química CliP es un proceso químico en el que se unen dos fragmentos peptídicos previamente sintetizados para formar la molécula completa de insulina. La reacción se lleva a cabo mediante la unión covalente de los fragmentos peptídicos mediante una reacción de unión peptídica específica, esto es mediante la formación de enlaces peptídicos o amida entre dos grupos amino terminales y dos grupos carboxil terminales de dos fragmentos peptídicos diferentes.

Existen varios métodos para llevar a cabo esta reacción de ligation, uno de los más comunes es el uso de una transpeptidasa llamada "tioesterasa" (TE) para promover la reacción. En este caso, uno de los fragmentos peptídicos se modifica previamente para tener un grupo thioester en su extremo C-terminal, y la transpeptidasa se utiliza para formar un enlace peptídico entre el grupo thioester y el grupo amino terminal del otro fragmento peptídico.

La reacción de ligado es un proceso crítico en la síntesis de insulina mediante química CliP, ya que es el paso en el que se forma la molécula completa de insulina. Por lo tanto, es esencial que la reacción se lleve a cabo con alta eficiencia y selectividad para asegurar que se forme la molécula deseada y no se produzcan productos no deseados.

Es importante mencionar que la síntesis de insulina mediante química CliP es un proceso complejo que requiere un gran control y precisión en cada uno de los pasos mencionados para lograr una molécula de insulina biológicamente activa, esta técnica es utilizada principalmente en investigación y desarrollo de nuevos tratamientos para diabetes.

Tecnicas Similares

Existen varias técnicas similares a la química CliP (Chemical Ligation of Peptides) que se utilizan para sintetizar péptidos de mayor tamaño y complejidad, algunas de ellas son:

1. Técnica de ligation de enzimas: Es una técnica en la que se utilizan enzimas para unir fragmentos peptídicos previamente sintetizados. Es similar a la química CliP en que se basa en la unión covalente de fragmentos peptídicos, pero utiliza enzimas para llevar a cabo la reacción de unión.

2. Técnica de ligation de proteínas: Es una técnica en la que se utilizan proteínas para unir fragmentos peptídicos previamente sintetizados. Es similar a la química CliP en que se basa en la unión covalente de fragmentos peptídicos, pero utiliza proteínas para llevar a cabo la reacción de unión.

3. Técnica de ligation de ácidos nucleicos: Es una técnica en la que se utilizan ácidos nucleicos para unir fragmentos peptídicos previamente sintetizados. Es similar a la química CliP en que se basa en la unión covalente de fragmentos peptídicos, pero utiliza ácidos nucleicos para llevar a cabo la reacción de acoplamiento

REFERENCIAS

1. Shieh P, Hill MR, Zhang W, Kristufek SL, Johnson JA. Clip Chemistry: Diverse (Bio)(macro)molecular and Material Function through Breaking Covalent Bonds. Chem Rev. 2021 Jun 23;121(12):7059-7121. doi: 10.1021/acs.chemrev.0c01282. Epub 2021 Apr 6. PMID: 33823111.

2. Chem. Rev. 2021, 121, 12, 7059–7121 Publication Date:April 6, 2021,https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c01282, Copyright © 2021 American Chemical Society

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