9R穿膜肽可增强P53抗肿瘤效果

为解决P53蛋白难以进入细胞内部发挥治疗作用的瓶颈难题.将p53基因融合插入带有9个精氨酸作为穿膜肽的表达载体中表达融合蛋白CPPs-P53,并与没有穿膜肽的P53蛋白进行比较,利用Western blotting方法检测蛋白的表达情况,MTT及Annexin V/PI双染法检测细胞生长抑制率及细胞凋亡率.Western blotting检测表明已成功在原核表达系统中表达融合蛋白CPPs-P53和P53蛋白,且蛋白纯度均已达到90％以上;MTT检测表明,P53蛋白对肿瘤细胞的生长虽有一定的抑制作用,但融合蛋白CPPs-P53与之相比,对肿瘤细胞生长的抑制效果显著增强,细胞生长抑制率有明显的提升,并且细胞生长抑制率呈现剂量依赖性;Annexin V/PI双染检测细胞凋亡情况也表明P53虽可以在一定程度上诱导肿瘤细胞的凋亡,但与P53蛋白相比较,融合蛋白CPPs-P53诱导的凋亡细胞明显增加,凋亡率是P53蛋白的2～3倍.由此说明在抑制肿瘤细胞的生长和诱导细胞凋亡方面,CPPs-P53比没有穿膜肽的P53蛋白的效果更显著.     

穿膜肽的结构特点和穿膜机制

穿膜肽（penetratin）是果蝇的触角足同源异形域的DNA结合结构域第三个片段的商品名,由16个氨基酸残基组成,它可以介导多种疏水大分子进入活体细胞质内而不破坏细胞膜的完整性;其最大的特点是可以介导多种大分子进入细胞内,并且无需外源能量,分子作为整体插入细胞内,穿膜过程不需解折叠。该发现开辟了药物进入细胞的新的介导途径。该文介绍穿膜肽的结构特点、穿膜机制、应用及局限性。     

穿膜肽的研究现状及应用

以细胞内物质为靶标的药物(大分子、蛋白质、多肽及核酸)只有穿透细胞膜才能进一步发挥其药效。细胞穿透多肽(穿膜肽)是由少于30个氨基酸残基组成的小肽,它们能够通过与细胞膜相互作用而穿透细胞膜这一天然屏障。穿膜肽大致分为宿主防御肽、基于信号序列的穿膜肽和富含精氨酸的穿膜肽;穿膜肽进入细胞的机制尚未完全阐明,存在倒置微团模型、地毯式模型及打孔模型等假说。穿膜肽能够携带各种物质进入细胞的特性受到人们的关注。我们就穿膜肽的种类、穿膜机制,及其在生物影像学和生物递送系统中的应用做一综述。     

细胞穿膜肽的研究进展

细胞穿膜肽是一类能携带大分子物质进入细胞的短肽,其穿膜能力不依赖经典的胞吞作用。经过对天然存在的细胞穿膜肽的生物化学性质研究,已经逐渐掌握了细胞穿膜肽的一些共有特性,这类物质均为带有正电荷的长短不等的多肽片段,其中富含精氨酸、赖氨酸等碱性氨基酸残基,二级结构皆具有α-螺旋的空间构象。利用这些特性,目前已人工合成了穿透力更强、效率更高的穿膜肽PEP-1、MPG,并且成功地携带大分子物质进入细胞发挥生物学活性。     

细胞穿膜肽的穿膜活性与序列特征的关系

细胞穿膜肽(cell penetrating peptides,CPPs)是一种小分子多肽,能够容易地穿过细胞膜.这类分子,尤其是具有靶向功能的CPPs为高效率投送药物到靶细胞带来希望.因此,对其展开研究对于生物医学有着一定的意义.本工作主要从序列水平对具有不同穿膜活性的CPPs进行研究,试图找出影响CPPs穿膜活性的因素,以及不同活性CPPs与非穿膜肽(Non CPPs)序列上的差异,并引入一种分析生物序列的方法.我们基于CPPsite数据库和不同的文献获取CPPs和Non CPPs序列,并进一步从CPPs序列中提取具有高、中、低穿膜活性的穿膜肽(HCPPs、MCPPs、LCPPs)用于构建数据集.基于这些数据集,开展了以下研究:首先,利用方差分析的方法,对不同活性的CPPs以及Non CPPs的氨基酸及二级结构组成进行分析,发现氨基酸的静电与疏水相互作用对CPPs的穿膜活性起到了重要影响,同时螺旋结构和无规卷曲也会影响CPPs的穿膜活性;其次,使用理化性质与长度将不同活性的CPPs展示在二维平面上,发现在某些特殊的性质下不同活性的CPPs与Non CPPs可以产生聚簇现象,HCPPs、MCPPs以及LCPPs和Non CPPs被分成了三簇,这种现象显示了它们之间的差异;最后,本文引入了生物序列理化质心的概念,将组成序列的残基看作质点,进而把序列抽象成质点系进行研究,并将此方法应用到CPPs的分析中,通过PCA方法将不同活性的CPPs投射到三维平面上,结果发现绝大部分CPPs聚在一起,部分LCPPs与Non CPPs聚在一起.此工作对于CPPs的设计,以及理解不同活性CPPs序列上的差异具有一定的意义.另外,本文引入的生物序列理化质心的分析方法也可以用于其他生物问题的分析,同时它们可以作为某些生物分类问题的输入参数,在模式识别中起到一定的作用.     

细胞穿膜肽研究应用的新进展

细胞穿膜肽(Cell-penetrating peptides,CPPs)是一类能够穿过细胞膜或组织屏障的短肽。CPPs可通过内吞和直接穿透等机制运载蛋白质、RNA、DNA等生物大分子进入细胞内发挥其效应功能。相比于其他非天然的化学分子,CPPs具有生物相容性佳、对细胞造成的毒性小、完成入胞转运后可降解、并能与生物活性蛋白直接融合重组表达等优点,因此成为以胞内分子为靶标的药物递送技术发展的重要工具,并在生物医学研究领域具有良好的应用前景。文中针对CPPs的分类特点、入胞转运机制及其治疗应用的新近研究进展进行综述和讨论。     

膜穿透肽的应用与穿膜机制研究

膜穿透肽(membrane penetrating peptide,MPP)能引导大分子物质穿透细胞膜.应用MPP为载体,引导神经营养分子通透血脑屏障进入神经元,能有效治疗中枢神经系统疾病;在基因治疗方面, MPP引导干扰小RNA进行基因治疗,避免了使用病毒载体等一些传统基因治疗方法的毒副作用.穿膜机制研究证实 MPP通透细胞膜的过程分为三个阶段:与细胞表面结合;细胞巨胞饮摄取 MPP;MPP从胞饮体中逃逸入胞质,其中最后阶段是限速步骤.随着对多肽片段的深入研究和穿膜机制的逐渐明晰,MPP的应用将会更为深入和广泛.     

穿膜肽的内化机制及其应用

穿膜肽是一类具有特殊穿膜功能的多肽分子,能携带其它分子甚至超分子颗粒穿膜进入细胞内部．早期研究认为,其进胞是一种无需受体、也不存在饱和状态的非经典胞吞行为．近年研究表明,其穿膜机制可能与其含有的氨基酸种类有很大关系．现在,穿膜肽的穿膜过程称为巨型胞饮行为,它与传统的胞吞形式很相似．当然,还可能存在着其它的进胞方式而没有被证明或发现．关于穿膜肽的应用也是人们最感兴趣的,在很多领域的研究都在进行并不断取得进展．不论是生物界还是医学界,穿膜肽都被认为将是一类非常有发展潜力的多肽分子．     

细胞穿膜肽作为药物载体的研究进展

由于细胞膜的天然屏障作用,大多数具有治疗作用的极性分子、多肽、寡聚核苷酸很难进入细胞内发挥药效作用[1~3],因此很多具有良好治疗功能的大分子生物活性物质在实际应用中受到了极大的限制.为了克服这一治疗障碍和药物的转运,人们已经发展了各种穿透细胞膜的技术[4].目前通过细胞膜向细胞内转运的技术有病毒载体和非病毒载体.非病毒载体包括电穿孔、显微注射和脂质体转染[5,6].虽然这些方法广泛使用,但是存在很大的局限性,如转入效率低,细胞毒性大等.因此,寻找一种高效、无毒和能够穿过细胞的物质势在必行.     

细胞穿膜肽入胞检测方法概述

迄今为止,已有多达上百种的细胞穿膜肽(cell-penetrating peptides,CPPs)被发现报道,但这类多肽分子的入胞能力参差不齐,限制了其作为药物载体的应用。虽然已有多种实验方法可用于细胞穿膜肽入胞的检测,但由于缺乏通用的技术来确切证实CPPs的入胞能力,所以应当结合使用多种方法以降低误差。对不同的技术在检测CPPs入胞时的优缺点进行比较,并针对性地提出比较理想的解决方案,可为制订CPPs入胞标准化检测步骤提供一些参考。     

一种用于穿透多肽筛选的随机文库的构建及筛选

以增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescence protein, EGFP)为示踪物,在pET-14b载体上构建编码12个氨基酸的随机多肽表达文库.建立一种简便、经济、有效的文库筛选方法,从所构建的文库中筛选出细胞穿透多肽（cell-penetrating peptide, CPP）. 采用点突变技术,首先在pET-14b载体多克隆位点NdeⅠ和XhoⅠ之间加入4个限制性内切酶位点,随后在BamH Ⅰ位点后加入三联终止密码子,接着再利用亚克隆的方法在Kpn Ⅰ 和XhoⅠ之间插入EGFP,形成一个新的用于原核表达示踪蛋白的载体pET-14bMCStop/EGFP.最后再利用点突变技术在上述构建的示踪载体的多克隆位点XhoⅠ和BamH Ⅰ之间插入36个随机碱基序列.以His-Tat-EGFP作为工具建立有效的筛选方法,利用这种方法对文库进行筛选. 酶切和测序表明,示踪载体的构建是正确的,且在大肠杆菌中可有效地表达出His标记的EGFP.在示踪载体的基础上构建的随机多肽文库至少包含了10⁵个独立克隆,其中90%以上的克隆插入的随机片段都是36个碱基.建立的筛选方法是可行的,并用此方法进行了初步的筛选.     

温度、血清以及肝素等因素对TAT穿膜效应的影响

目的:探讨在不同实验条件下,二甲基亚砜(DMSO)预处理培养细胞对TAT穿膜效率的影响.方法:体外培养Caski、4549、HepG2及COS7细胞株在不同实验条件下与荧光标记多肽TAT或无意义肽NCO共孵育.荧光显微镜观察TAT-FTTC的穿膜效率及其胞内定位;荧光酶标仪定量测定细胞内荧光强度.结果:10%DMSO预处理37℃和4℃下各细胞株后,TAT-FITC均可高效穿膜入胞,且胞浆、胞核巾均匀分布,胞核浓度高于胞浆;相同条件下未见NCO-FITC穿膜进入细胞.无血清组(Caski:1881±66、HepG2:2112±74、A549:2126±59)血清组较有血清组(Caski:1312±90、HepG2:1308±11、A549:1370±22)细胞内荧光强度大,且有显著差异(P<0.05).抑制剂Heparin存在时,Caski细胞荧光强度则明显减弱(加肝素组:1208±29,加肝素组:895±56;P<0.05).结论:10%DMSO预处理不同培养细胞在37℃和4℃条件下均可提高TAT的穿膜效率,血清和Heparin可减弱DMSO的穿膜增强效应.     

抗菌肽对细菌杀伤作用的分子机制

抗菌肽是一类新型的抗菌物质,从最低等的生物病毒、细菌到高等的动植物都有广泛分布. 以往的研究主要集中于抗菌肽对细菌细胞膜的作用机制,已经构建了三种作用模式. 但近几年的研究表明,很多抗菌肽都能有效地穿过细菌的细胞膜,直接与胞内分子相互作用,并不引起膜的破裂. 抗菌肽根据其结构特点有着多种杀菌穿膜的机制,其后分别与胞内的靶分子如核酸,蛋白质,信号转导通路等互相作用,最终实现对细菌的杀伤作用.     

Immobilization of HIV-1 TAT peptide on gold nanoparticles: A feasible approach for siRNA delivery

RNA interference is one of the prosperous approaches for cancer treatment. However, small interfering RNA (siRNA) delivery to cancer cells has been faced with various challenges restricting their clinical application over the decades. Since ROR1 is an onco-embryonic gene overexpressed in many malignancies, suppression of ROR1 by siRNA can potentially fight cancer. Herein, a delivery system for ROR1 siRNA based on HIV-1 TAT peptide-capped gold nanoparticles (GNPs) was developed to treat breast cancer. Besides, we introduced a new feasible method for conjugating the peptide to the nanoparticles. Since the GNPs have high affinity to the sulfur, the findings demonstrated the peptide successfully conjugated to the nanoparticles via Au–S bonds. As positively charged nanoparticles showed high cellular uptake, we could use a low concentration of nanoparticles led to high efficient gene transfection with negligible cytotoxicity that was confirmed by flow cytometry, confocal microscopy, gel retardation, and 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide assay. Following transfection, downregulation of ROR1 and its targeted gene, CCND1, induced apoptosis in cancer cells. In conclusion, the reported capped GNPs could be potentially utilized for delivering negatively charged therapeutic agents in particular genes.     

细胞穿透肽应用的研究进展

细胞穿透肽是一类具有特殊细胞膜穿透作用的短肽,研究发现其为药物大分子物质的细胞内转运提供了有力工具,现已得到了广泛关注和大量研究.一方面,近年来发现,细胞穿透肽的应用面临着药物释放率、代谢降解、细胞系的分化状态和Rho-GTPases活性的依赖性等问题,从而阻碍了其研究开发的进程.另一方面,细胞穿透肽在肿瘤治疗、抗菌和抗炎靶向药物等方面的研究却取得了显著的进展,甚至进入了临床前和临床研究阶段.本文围绕细胞穿透肽在应用开发中所面临的挑战和机遇两方面,综述了近期的研究进展,并对细胞穿透肽在新领域中的应用进行了展望.     

In vitro selection of a peptide with high selectivity for cardiomyocytes in vivo

One approach to targeted therapies for cardiovascular disease relies on isolating ligands that enhance the tissue-specific uptake of genes or drugs by heart cells. To obtain heart-targeting ligands, phage display biopanning was used to isolate a 20-mer peptide that binds to isolated primary cardiomyocytes. The isolated phage, PCM.1, displays the peptide WLSEAGPVVTVRALRGTGSW, and binds these cells 180 times better than a control phage from the library. Furthermore, phage displaying this peptide preferentially bind to cardiomyocytes when compared with a panel of other cell types. A BLAST search revealed that this peptide contains a 12 amino acid segment with sequence identity to a peptide in tenascin-X, an extracellular matrix protein. Synthetic peptides containing the complete 20-mer or a 12-mer tenascin peptide partially blocked phage binding to the cardiomyocytes. We developed a quantitative real-time PCR assay to assess uptake of this phage by tissues in vivo. Using this assay, preferential localization of the PCM.1 phage in heart was observed compared to the uptake of this phage by other tissues or other phage by heart. Furthermore, PCM.1 phage was associated with cardiomyocytes isolated from mice treated with a phage in vivo. These results demonstrate the utility of biopanning on isolated cells for identifying specific binding peptides that can target a tissue in vivo.     

A new fluorescent dye for cell tracing and mitochondrial imaging in vitro and in vivo

Mitochondria contribute to redox and calcium balance, and apoptosis thus regulating cellular fate. In the present study, mitochondrial staining applying a novel dye, V07‐07059, was performed in human embryonic kidney cells, a human vascular endothelial cell line and primary human mononuclear cells. The new fluorescent mega Stokes dye (peak excitation: 488 nm, peak emission: 554 nm) showed superior fluorescent properties and stability. V07‐07059 stains mitochondria dependent on their membrane potential and is safe to use in vitro and in vivo. Unlike other dyes applied in this context (e.g. Tetramethylrhodamine methyl ester), V07‐07059 only marginally inhibits mitochondrial respiration and function. V07‐07059 enables real time imaging of mitochondrial trafficking and remodeling. Prolonged staining with V07‐07059 demonstrated the dyes suitability as a novel probe to track cells. In comparison to the widely used standard for cell proliferation and tracking studies 5(6)‐diacetate N‐succinimidyl ester, V07‐07059 proved superior regarding toxicity and photostability.

     

Peptides in the hemolymph of Hermetia illucens larvae completely inhibit the growth of Klebsiella pneumonia in vitro and in vivo

Extensive use of antibiotics has caused the microbial resistance to rise drastically within the last few decades, and new approaches are therefore needed to develop effective antibacterial substances. In this study, we identified peptide in the hemolymph of Hermetia illucens larvae using reverse-phase chromatography, HPLC and Nano-LC-ESI-MS/MS system. We investigated the antibacterial effect of HP/F9 peptides against Klebsiella pneumoniae in vitro and in vivo. The peptide effectively inhibited the growth of K. pneumoniae in vitro and completely removed K. pneumoniae from the lungs of mice. Importantly, peptides (22,000 Da, HP/F9) successfully reduced lung inflammation upon K. pneumoniae infection. These results indicate that the HP/F9 peptide from H. illucens larva can effectively protect the mouse from K. pneumoniae infection. HP/F9 could be a new candidate for the development of effective antibacterial substance.     

血管内皮细胞生长因子受体Flt-1结合小肽的融合表达及活性鉴定

血管内皮细胞生长因子 (VEGF)通过结合其酪氨酸激酶受体KDR、fms样酪氨酸激酶 1(Flt 1)调节新生血管形成 ;筛选能封闭VEGF结合Flt 1的小肽 ,可以通过阻断肿瘤血管形成 ,抑制实体瘤生长 .将从噬菌体 12肽库中筛选获得的 2个能与Flt 1结合的阳性噬菌体克隆 (F5 6和F90 )十二肽DNA(36bp)克隆到表达载体pQE4 2中 ,在大肠杆菌M15中稳定表达二氢叶酸还原酶融合蛋白(DHFR F5 6 F90 ) ,经变性、复性后得到纯度达 90 %的可溶性蛋白 .ELISA检测表明 ,DHFR F5 6 F90能结合可溶性受体sFlt 1和血管内皮细胞 ;12 5I VEGF竞争抑制实验显示 ,DHFR F5 6能竞争抑制VEGF同可溶性受体sFlt 1结合 .结果提示 ,F5 6可能是VEGF受体Flt 1的有效拮抗剂 ,具有抗肿瘤新生血管形成的潜在应用前景