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。     

细胞穿膜肽介导蛋白/多肽类药物输送的研究进展

在当前药物研发中,蛋白/多肽类药物占据着重要地位。然而,此类药物大多需进入细胞内才能发挥作用,故细胞摄取率低的问 题成为制约其发展的关键因素。细胞穿膜肽是一类富含精氨酸的短肽,自身具有较强的生物膜穿透能力,可携带多种大分子甚至是纳米 粒入胞。因此,穿膜肽被广泛应用于药物输送,且基于穿膜肽介导药物胞内输送,成为解决蛋白/多肽类药物入胞问题的优选策略。主 要综述穿膜肽介导蛋白/多肽类药物输送用于不同疾病治疗的研究进展。     

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。     

细胞穿透肽在肿瘤治疗中的应用

随着人类对基因组信息解读的不断深入,越来越多的生物大分子作为候选药物进入生物治疗领域。但细胞表面的脂质双层膜具有选择通透性,这种天然屏障作用在保护细胞的同时也限制了绝大多数生物大分子进入细胞内部发挥治疗效应。目前流行的入胞转运方式如电穿孔、脂质体转染等均存在对细胞的额外毒副作用,且作用范围局限于体外实验。细胞穿透肽是一类以非受体依赖方式,非经典内吞方式直接穿过细胞膜进入细胞的多肽。它们可以与多种生物活性物质连接并携带其进入细胞,这一特性为它们成为理想的药物载体提供了可能。本文对使用细胞穿透肽作为载体转运具有抗癌作用的生物大分子进入细胞的抗癌实验予以介绍。     

一种用于肿瘤药物治疗的新型人源性穿膜肽的优化及其应用

细胞穿膜肽(cell-penetrating peptide,CPP)作为一种体内大分子药物跨膜运输载体被广泛研究和应用。中期因子Midkine(MK)是人体的一种带有肝素结合域(heparin-binding domain,HBD)的生长因子。报道了MK中HBD的部分富含碱性氨基酸的基因序列(命名为MK-S0)与绿色荧光蛋白(EGFP)基因融合表达后,能将EGFP有效地转运入胞内,且其穿膜转运效率高于经典穿膜肽Tat。将MK-S0序列进一步突变优化改造得到的midkine-mutantΔ4(MK-Δ4),其穿膜效率比天然序列来源的MK-S0提高16倍以上,且MK-Δ4的穿膜转运作用适用于多种肿瘤细胞。穿膜机制分析研究结果显示,MK-Δ4可与细胞表面硫酸乙酰肝素结合,随之以巨胞饮形式内吞入胞。采用MTT方法检测的细胞生长抑制试验结果显示,连接有MK-Δ4的苦瓜来源的核糖体失活蛋白MAP30比单独的MAP30对HeLa肿瘤细胞的药效可提升5.8倍,大大提高了这种药物蛋白抑杀肿瘤细胞的效果。由此表明,源于MK的这种经过突变改造的MK-Δ4,可作为一种新型高效的细胞穿膜肽,将药物蛋白有效运输到细胞内发挥抗肿瘤效应。     

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。     

细胞穿透肽:一种新型非病毒载体

细胞膜的选择通透性对维持细胞内环境的稳定起着非常重要的作用,但细胞膜的这种特性限制了一些生物大分子和药物进入细胞内,不利于对一些细胞内疾病的诊断和药物靶向治疗的应用。如何将一些具有诊断和治疗潜力的生物大分子、药物通过细胞膜进入细胞内一直是医学界研究的热点和难点。细胞穿透肽是一类能够携带多肽、蛋白质、核酸、纳米颗粒、病毒颗粒及药物等穿过细胞膜进入细胞,导致完整载物内化的短肽,为生物大分子和药物进入细胞内部提供了有力的运载工具,其作为载体具有的高转导效率和低毒性特点,已经得到了广泛关注和大量研究。目前,细胞穿透肽作为生物分子和药物细胞内化的运载体已经在荧光成像,肿瘤治疗,抗炎治疗及药物靶向治疗中发挥了潜在的诊断和治疗作用,显示出其诱人的应用前景。     

SARS-CoV-2入胞活细胞示踪平台的建立

新型冠状病毒（SARS-CoV-2）由于其高传染性已造成全球大流行。目前关于SARS-CoV-2依赖内吞途径进入细胞的研究偏向于药物抑制实验或固定样品的蛋白共定位实验,而对于其入胞时与细胞内吞结构相互作用的动力学机制研究较少。本研究首先基于慢病毒系统包装出可在生物安全二级实验室（BSL-2）进行操作的SARS-CoV-2假病毒,之后利用膜染料对假病毒的囊膜进行荧光标记,并进行鉴定。通过免疫荧光方法观察到假病毒与网格蛋白包被的内吞结构共定位,进一步在网格蛋白敲低的Caco-2细胞系上进行假病毒感染,检测到荧光素酶活性显著下降,这些结果确定了网格蛋白介导的内吞作用参与假病毒感染。最后基于单病毒示踪技术,通过共聚焦显微镜对假病毒入胞过程进行活细胞实时拍摄,选取两个具有代表性的假病毒粒子依赖网格途径入胞的典型视野,并对假病毒动力学进行分析。本研究成功建立了SARS-CoV-2假病毒入胞活细胞示踪平台,可应用于研究单个假病毒粒子入胞过程动力学机制。该平台对SARS-CoV-2入胞机制的研究具有重大意义。     

细胞穿膜肽在肿瘤靶向治疗及疾病诊断中的应用

近年来细胞穿膜肽(cell-penetrating peptides,CPP)在生物医药领域被广泛应用,它为生物分子的胞内递送提供了有效的策略。关注CPP在肿瘤治疗及疾病诊断中的作用,并重点介绍其在肿瘤靶向治疗和医学影像诊断中的应用及优势。同时,根据CPP在药物传递系统中的特点,改进CPP存在的不足,扩大其联合用药的可能性,这也成为CPP研究的热点。对CPP及其在肿瘤等疾病的诊断及治疗中的应用作一综述,并简述其优化及改进策略,以期促进CPP在临床中的应用。     

浅析穿膜肽联合双螺旋RNA结合域技术递送siRNA入胞新策略

RNAi是真核生物中普遍存在的,能够剔除特定基因表达的监控机制,是传染性疾病及恶性肿瘤基因治疗的理想策略.然而,人体内各种生物膜形成的天然屏障的存在,使得siRNA进行临床应用的效率低下.近年来,研究者们发现了一类能够以高效无耗能方式穿过细胞膜进入细胞内的穿膜肽,它能够通过连接后易位的方式将结合上的siRNA递送入胞.但是,穿膜肽与siRNA结合时,会发生团聚、沉淀而限制其入胞效率.而RNA结合蛋白中存在的双螺旋RNA结合域,可在不改变siRNA结构基础上,结合并屏蔽siRNA的负电荷,协助穿膜肽更好地递送siRNA入胞,发挥特异的基因沉默作用.据此,建立了一种新的具有高效应用潜力的siRNA运输方式,为细胞免疫、基因治疗等临床研究提供一些参考.     

欢迎订阅2008年《生物学教学》杂志

北京市第22中学的生物学教师陈珊问：动物细胞培养时为什么会出现贴壁现象？ 答：第1,绝大部分细胞在机体内的环境下是与其他细胞或者细胞外基质结合的,不是孤立存在的。第2。细胞与细胞或者细胞外基质结合的物质基础以及在体外培养中贴壁的物质基础是什么。[第一段]     

细胞体外培养时为什么会贴到培养皿壁上

北京市第22中学的生物学教师陈珊问:动物细胞培养时为什么会出现贴壁现象? 答:第1,绝大部分细胞在机体内的环境下是与其他细胞或者细胞外基质结合的,不是孤立存在的.第2,细胞与细胞或者细胞外基质结合的物质基础以及在体外培养中贴壁的物质基础是什么.     

LncRNA在蜜蜂级型分化中的功能研究

蜜蜂的级型分化被证实是由蜂王浆中的Royalactin决定,工蜂和蜂王幼虫在级型分化时编码基因的表达差异也被广泛研究.我们发现,在蜜蜂幼虫的级型分化过程中,lncRNA也有着显著的表达差异,因此认为,lncRNA也参与了蜜蜂的级型分化过程.进一步的分析显示,lncRNA可能通过影响上下游基因的转录和功能执行的方式,在蜜蜂早期发育的多细胞组织发育、神经系统发育和转录调控的过程中起到重要的调控作用.     

蛋白酶体结构和活性调节机制的研究进展

蛋白酶体负责细胞内绝大多数蛋白质的降解,几乎对生物体所有的生命活动都具有调控作用.蛋白酶体功能异常能够导致很多疾病.近期,研究者们在蛋白酶体的结构分析和活性调节机制等方面的研究都获得了重要的突破.本文综述了有关蛋白酶体结构和活性调控机制,包括转录调控、翻译后修饰、组装机制等的研究进展,这些对蛋白酶体新的认识将为蛋白酶体相关疾病的研究及相应药物的开发带来新的思路.对于目前蛋白酶体抑制剂的研发本文也做了简要的介绍.     

细菌视紫红质光循环中间体M412的动力学初探

采用紫外可见吸收光谱技术和闪光光解技术,初步观察了细菌视紫红质(BR)分子在宽pH范围(2.1～12.3)内的特征吸收峰以及M412的相对浓度和M412的慢成分半衰期的变化,并对其结构和光循环功能进行了讨论.紫外可见吸收光谱实验结果显示:pH=5.0～10.0时,BR最大特征吸收峰值约为568 nm;pH＜5.0时,BR最大特征吸收峰发生红移;pH＞10.0时,BR最大特征吸收峰发生蓝移.闪光动力学光谱结果显示:pH为7.3～9.5时,M412的相对浓度(M0)基本稳定在0.038左右;pH＜7.3时,M0逐渐减小;pH＞9.5时,M0明显上升,在pH=11.8时达到最大值0.1355,随后又快速下降.pH为2.1～7.3时,M412的慢成分半衰期(ts1/2)值在(4.1±1.1)ms左右;pH＞7.3时,ts1/2值急剧延长到40 677.4 ms.推测在高pH条件下,BR分子的光循环有新的路径和机理.     

左旋多巴的合成与提取

左旋多巴 (L DOPA)是治疗帕金森病的有效药物。L DOPA的生产方法有化学合成、从植物中提取和微生酶物转化等 ,其中利用微生物的酪氨酸酚解酶以邻苯二酚、丙酮酸和氨为底物合成L DOPA被证明是一种最经济且最有前途的方法。应用基因工程技术构建高效菌株。左旋多巴的提取有多种方法 ,其中向反应体系中加入晶种使多巴从反应体系中析出 ,除去菌体和杂质 ,再进行重结晶可得到纯度较高的多巴是一种很好的方法。     

The Philosophy of Education The Problem of Counteraction

The humanistic ideas of cooperative learning, which gained great popularity throughout the twentieth century, have had an enormous influence on the theory and practice of instruction and education. Instruction began to be considered not simply as the transmission and mastery of some particular cultural experience, but as a joint endeavor performed by actual or potential partners (the teachers and the students) directed at fostering the fullest and deepest possible social and personal development of each of the participants. The teacher's task was to help his pupils master, first and foremost, principles of mutual respect, good will, consideration of each other as individuals, how to reconcile differing needs, goals, and means of attaining them, and how to organize mutual aid, collaboration, and creative cooperation. All this was directed at the ultimate goal of instilling and realizing humanistic ideals in diverse areas of human culture.