La sintesi chimica consente l'introduzione di amminoacidi non naturali nelle catene polipeptidiche, come l'attaccamento di sonde fluorescenti alle catene laterali degli amminoacidi. Questi metodi sono utili nella biochimica di laboratorio e nella biologia cellulare, anche se generalmente non per applicazioni commerciali. La sintesi chimica è inefficiente per i polipeptidi più lunghi di circa 300 amminoacidi e le proteine sintetizzate potrebbero non assumere prontamente la loro struttura terziaria nativa. I metodi di sintesi chimica procedono dalla reazione C-terminus alla N-terminus, il contrario della reazione biologica.
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