穿膜肽TAT和R9的生物学效应的体内体外研究

本文比较了两种常用穿膜肽TAT和R9的体外穿膜效率、对细胞影响以及小鼠活体内不同器官的穿膜效率。非特异性穿膜肽TAT和R9分别为11个氨基酸和9个氨基酸的短肽,能够有效地穿过细胞膜进入细胞。本研究纯化制备出融合蛋白TAT-EGFP及R9-EGFP多肽,用相同浓度的活性TAT-EGFP和R9-EGFP处理肺癌细胞,观察比较二者的穿膜活性及效率;设置不同浓度梯度检测两种穿膜肽是否对细胞产生影响;通过小鼠腹腔注射TAT-EGFP和R9-EGFP活性肽段,研究二者在活体能够穿膜到达的靶位置,并比较分析二者穿膜的效果器官分布。结果显示制备获得的两种融合蛋白TAT-EGFP和R9-EGFP均能有效穿过实现穿膜功能,两种穿膜肽对乳腺癌细胞影响较小。活体试验证明两种穿膜肽在心、肝、脾、肺、肾器官均有分布,R9主要富集在小鼠的肾和肝脏中,TAT在6种被研究的器官都有富集,两种细胞穿膜肽都能透过血脑屏障到达脑部。相对来说,TAT在小鼠活体中的穿膜效果更好,荧光富集多,R9整体穿膜效果较弱。本研究分析比较了两种穿膜肽的细胞安全性浓度和活体的穿膜能力,为TAT和R9两种穿膜肽在后续试验中的合理有效的选择和使用,提供了基础数据和指导性依据。     

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。     

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。     

新型细胞穿膜肽的鉴定方法与其在抗肿瘤治疗中的应用

如何将生物活性分子高效投递到靶标的细胞和组织仍然是生物治疗领域研究人员面临的难题之一。直到细胞穿膜肽(cell penetrating peptides, CPPs)的出现,其可介导多种外源性功能分子(核酸、多肽、蛋白质和化学药物)进入细胞,而且不影响外源活性分子的功能发挥。另外,CPPs在传递外源活性成分进入肿瘤组织和细胞方面表现出更具应用前景的优势。因此,通过对CPPs的分类、鉴定方法、穿膜机制、其在抗肿瘤治疗中的最新应用以及尚需要解决的问题进行综述,以期为新型CPPs的鉴定和其抗肿瘤治疗策略提供参考。     

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.     

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。     

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.     

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.     

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。     

Interaction of nanoparticles and cell-penetrating peptides with skin for transdermal drug delivery

Abstract

Topical or transdermal drug delivery is challenging because the skin acts as a natural and protective barrier. Therefore, several methods have been examined to increase the permeation of therapeutic molecules into and through the skin. One approach is to use the nanoparticulate delivery system. Starting with liposomes and other vesicular systems, several other types of nanosized drug carriers have been developed such as solid lipid nanoparticles, nanostructured lipid carriers, polymer-based nanoparticles and magnetic nanoparticles for dermatological applications. This review article discusses how different particulate systems can interact and penetrate into the skin barrier. In this review, the effectiveness of nanoparticles, as well as possible mode of actions of nanoparticles, is presented. In addition to nanoparticles, cell-penetrating peptide (CPP)-mediated drug delivery into the skin and the possible mechanism of CPP-derived delivery into the skin is discussed. Lastly, the effectiveness and possible mechanism of CPP-modified nanocarriers into the skin are addressed.     

Induction of caspase-8 in human cells by the extracellular administration of peptides containing a C-terminal SLV sequence

Summary Extracellular administration of a membrane permeable model peptide containing the tripeptide sequence, SLV, at the C-terminus to human endothelial and kidney cells resulted in an induction of caspase-8 (FLICE), the apical enzyme of the apoptosis caseade. The unmodified or N-terminally SLV-tagged peptide had no effect, thereby eliminating an unspecific induction of apoptosis as the cause of the caspase activity observed. Drastic alterations of primary structure and structure forming properties of the carrier peptide did not significantly influence the caspase-8 inducing activity of the C-terminal SLV-tag, supporting previous findings that translocation into the cell interior is a more general ability of peptides.     

Induction of caspase-8 in human cells by the extracellular administration of peptides containing a C-terminal SLV sequence

Extracellular administration of a membranepermeable model peptide containing the tripeptide sequence,SLV, at the C-terminus to human endothelial and kidney cellsresulted in an induction of caspase-8 (FLICE), the apicalenzyme of the apoptosis cascade. The unmodified or N-terminally SLV-tagged peptide had no effect, therebyeliminating an unspecific induction of apoptosis as the causeof the caspase activity observed. Drastic alterations ofprimary structure and structure forming properties of thecarrier peptide did not significantly influence the caspase-8inducing activity of the C-terminal SLV-tag, supportingprevious findings that translocation into the cell interior isa more general ability of peptides.     

A comprehensive model for the cellular uptake of cationic cell-penetrating peptides

The plasma membrane represents an impermeable barrier for most macromolecules. Still some proteins and so-called cell-penetrating peptides enter cells efficiently. It has been shown that endocytosis contributes to the import of these molecules. However, conflicting results have been obtained concerning the nature of the endocytic process. In addition, there have been new findings for an endocytosis-independent cellular entry. In this study, we provide evidence that the Antennapedia-homeodomain-derived antennapedia (Antp) peptide, nona-arginine and the HIV-1 Tat-protein-derived Tat peptide simultaneously use three endocytic pathways: macropinocytosis, clathrin-mediated endocytosis and caveolae/lipid-raft-mediated endocytosis. Antennapedia differs from Tat and R9 by the extent by which the different import mechanisms contribute to uptake. Moreover, at higher concentrations, uptake occurs by a mechanism that originates from spatially restricted sites of the plasma membrane and leads to a rapid cytoplasmic distribution of the peptides. Endocytic vesicles could not be detected, suggesting an endocytosis-independent mode of uptake. Heparinase treatment of cells negatively affects this import, as does the protein kinase C inhibitor rottlerin, expression of dominant-negative dynamin and chlorpromazine. This mechanism of uptake was observed for a panel of different cell lines. For Antp, significantly higher peptide concentrations and inhibition of endocytosis were required to induce its uptake. The relevance of these findings for import of biologically active cargos is shown.     

应用寡核苷酸微阵列检测肺癌样品中的P53和K-ras基因点突变

对影响寡核苷酸微阵列检测点突变的敏感性和特异性的各种因素,如杂交液、杂交温度、标记引物浓度及其比例等,进行了研究。采用不对称PCR扩增有利于敏感性提高;多重不对称PCR不影响杂交的特异性,且敏感性有所增加。对30例肺癌标本进行寡核苷酸微阵列检测,发现12例标本发生了P53基因点突变,K-ras突变有5例。与测序结果相比,P53基因突变符合率达到80%。由于检测样本较少且检测位点不完全,因而未得到K-ras和P53基因突变与肿瘤的种类、病期及吸烟之间的明显相关性。     

外源性P53基因的表达对NCI-H358细胞生长的影响

目前已经证实,肺癌细胞有多种癌基因异常。这些异常在肺癌的发生和发展过程中可起着重要的作用,Ｐ５３基因是一种与细胞生长密切相关的基因〔１〕。探讨逆转录病毒载体介导外源性Ｐ５３基因对肺癌细胞生长的影响,为肺癌的基因治疗提供实验依据。我们以ＮＣＩ Ｈ３５８细胞为模型,观察研究了Ｐ５３基因对ＮＣＩ Ｈ３５８细胞的形态、生长速度、ＤＮＡ合成、细胞克隆及动物体内癌细胞治疗的影响,作如下总结。     

P53脉冲的研究现状与展望

P53脉冲是指细胞内p53蛋白水平周期性或重复性的涨落.该脉冲产生的途径是调节p53的各种正负反馈环,其核心的两个负反馈环是p53-Mdm2环和Wip1-ATM-p53环.这些负反馈环能产生极限环振荡,在极限环振荡区,P53水平成脉冲型变化.随着P53脉冲的增多,不同形式的p53蛋白和促凋亡蛋白逐渐积累并到达一定阈值水平,可打开凋亡"开关",引发不可逆的细胞命运.除了P53脉冲的数目,其频率、振幅、波形等物理学参数也与细胞命运存在密切关系.这一研究进展对阐明诸多疾病发生机理和防治研究有重要意义.