細(xì)胞穿膜肽在PHPV 融合因子及其它多肽類物質(zhì)運輸中的應(yīng)用

魏啟明

1.中華生物醫(yī)藥研究院 香港 391375

2.美國納米醫(yī)學(xué)研究院 美國華盛頓 21402

3.南京啟明光環(huán)境科技有限公司 江蘇南京 210011

1、細(xì)胞穿膜肽

細(xì)胞穿膜肽（cellpenetratingpeptides）是一類能攜帶大分子物質(zhì)進入細(xì)胞的短肽，其穿膜能力不依賴經(jīng)典的胞吞作用。穿膜肽是由小于30個氨基酸組成的具有細(xì)胞穿透功能的小肽，它能通過與細(xì)胞膜的相互交聯(lián)作用而穿過細(xì)胞膜這一天然屏障。經(jīng)過對天然存在的細(xì)胞穿膜肽的生物化學(xué)性質(zhì)研究，已經(jīng)逐漸掌握了細(xì)胞穿膜肽的一些共有特性，這類物質(zhì)均為帶有正電荷的長短不等的多肽片段，其中富含精氨酸、賴氨酸等堿性氨基酸殘基，二級結(jié)構(gòu)皆具有 -螺旋的空間構(gòu)象。利用這些特性，目前已人工合成了穿透力更強、效率更高的穿膜肽PEp-1、MPG，并且成功地攜帶大分子物質(zhì)進入細(xì)胞發(fā)揮生物學(xué)活性。也有學(xué)者稱這類短肽為蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)域或特洛伊木馬肽。

2、細(xì)胞穿膜肽與基因治療

目前已有科學(xué)家將細(xì)胞穿膜肽應(yīng)用于基因治療。最近通過設(shè)計獲得的ELP(Val-Pro-Gly-Xaa-Gly)穿膜肽，能夠引導(dǎo)所承載的寡肽-1修復(fù)蛋白穿透細(xì)胞膜，經(jīng)表皮滲透吸收，富含堿性氨基酸，含有較多的正電荷的肽片段，靶向?qū)肫つw基底層受體[1]。該穿膜肽具有以下特性：①具有凈正電荷性和兩親性；②穿膜轉(zhuǎn)運效率高；③可以導(dǎo)入近乎所有的細(xì)胞；④可以攜帶多種活性物質(zhì)進入細(xì)胞；⑤可靶向穿透細(xì)胞膜，達到滅活多種病毒且不造成細(xì)胞損傷。

3、細(xì)胞穿膜肽在PHPV融合因子或其它物質(zhì)中的運載功能

大量研究表明,穿膜肽具有強大的運載潛能,與其他生物大分子轉(zhuǎn)運方式相比,穿膜肽的轉(zhuǎn)導(dǎo)作用具有許多獨特之處。穿膜肽攜帶的物質(zhì)可以為蛋白質(zhì)(綠色熒光蛋白、RNA酶、半乳糖苷酶等)、多肽(100個氨基酸殘基以下)、DNA、化學(xué)小分子藥物、寡核苷(100bp以下[3])、反義核酸、肽核酸、納米顆粒、熒光素、有機分子、腺病毒載體、成像物質(zhì)、脂質(zhì)體及鐵顆粒等。運載能力[1]可以達到120kDa(如半乳糖苷酶)、40nm(如鐵顆粒),沒有明顯的證據(jù)表明運載極限。細(xì)胞穿膜肽可以通過化學(xué)結(jié)合或正負(fù)電荷交聯(lián)或基因融合等方式攜帶各種生物大分子。穿膜肽與其它物質(zhì)的連接方式有兩種:非共價連接和共價連接。通過使用CPPs還可以增加肽類物質(zhì)的活性,以及進行細(xì)胞器官的特異性運輸。

4、應(yīng)用細(xì)胞穿膜肽的治療方法

對許多疾病使用外源蛋白質(zhì)或多肽類藥物是一個非常有價值的治療方法。Wang等[2]利用穿膜肽的蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)功能來介導(dǎo)信號肽-綠色熒光蛋白-穿膜肽 NT4-GFP-Ant融合因子通過細(xì)胞膜和血腦屏障到達靶細(xì)胞。Tat(Tat48?60)能將細(xì)胞周期蛋白依賴激酶抑制劑的細(xì)胞毒素肽模擬物P21EAF1/CIP1運輸?shù)郊?xì)胞核內(nèi),且研究發(fā)現(xiàn)Tat48?60–P10可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Shishido等[3]根據(jù)一種 螺旋肽CAI的結(jié)構(gòu)設(shè)計出了一種細(xì)胞穿膜肽NYAD-1，它比CAI具有更穩(wěn)定的螺旋結(jié)構(gòu),研究發(fā)現(xiàn),NYAD-1能夠穿過細(xì)胞膜并與Gag聚蛋白共定位于質(zhì)膜上,破壞病毒顆粒的自組裝。研究者設(shè)計了一種含有穿膜肽、彈性蛋白類似多肽ELP (Val-Pro-Gly-Xaa-Gly)和一種衍生于細(xì)胞周期蛋白依賴激酶抑制劑P21的結(jié)合多肽,這種多肽能夠使SKOV-3卵巢癌細(xì)胞和HeLa子宮癌細(xì)胞的生長速率減慢而抑制它們的增殖。HIV-Tat與小泰勒蟲抗原Tp2結(jié)合形成重組Tat-Tp2融合因子,發(fā)現(xiàn)其能夠加強遲鈍的CD8+T細(xì)胞反應(yīng)的興奮性。