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。     

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．     

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。     

细胞穿膜肽介导生物大分子入胞机制研究进展

生物大分子药物与传统治疗方式相比作用靶点具有高度的专一性,成为21世纪药物研发中最具发展前景的领域之一,但由于细胞膜的天然屏障作用致使许多潜在的胞内药物靶标无法应用于新药研究。细胞穿膜肽(cell-penetrating peptides,CPP)是一类具有穿膜功能的小分子短肽,可高效携带核酸、蛋白质等生物大分子穿过细胞膜进入胞质发挥功能,在介导生物大分子药物入胞上有着高效、低毒等诸多优势,但仍存在效率低、靶向性差等问题。CPP携带货物分子入胞的方式可以根据是否依赖能量分为直接入胞和内吞。直接入胞依据孔隙形成的方式不同分为四种模型:桶板模型、超环面模型、地毯模型和反向胶团模型。内吞则根据受体的不同又分为巨胞饮、网格蛋白介导的内吞、小窝蛋白介导的内吞、硫酸乙酰肝素蛋白聚糖介导的内吞以及神经毡蛋白-1介导的内吞。CPP自身的类型、浓度、效应分子的物理化学性质以及分子大小都会影响CPP的入胞过程,进而决定CPP携带生物大分子入胞的途径。对CPP介导生物大分子的入胞机制进行综述,为研究更加高效、靶向性强的CPP提供依据,从而推动其在生物、医学领域的应用。     

多聚精氨酸融合增强型绿色荧光蛋白制备方法及穿膜效果

为了方便细胞穿膜肽R9融合蛋白的可溶性表达及功能上的研究,构建了pSUMO (小分子泛素样修饰蛋白) -R9-EGFP (增强型绿色荧光蛋白) 原核表达载体。分别纯化EGFP及R9-EGFP蛋白后,作用于HepG2,细胞经流式细胞仪及激光共聚焦检测R9细胞穿膜肽的作用效果。实验结果显示在SUMO分子伴侣的作用下,R9-EGFP融合蛋白获得可溶性表达。经流式细胞仪检测,R9细胞穿膜肽可以快速有效的携带目的蛋白进入细胞内部且呈时间、剂量依赖性,大约1.5 h以后荧光强度进入平台期。共聚焦显微镜检测结果表明R9细胞穿膜肽可以有效携带EGFP进入HepG2细胞,并显示主要聚集在细胞浆内。同时体外经肝素抑制实验显示,肝素抑制R9-EGFP穿膜的效率达到50％。这些结果表明,可以利用pSUMO-R9/Ni-NTA表达纯化系统,快速、有效地表达出可溶性多聚精氨酸融合蛋白,同时R9细胞穿膜肽可以有效地携带目的蛋白进入细胞内,为进一步研究多聚精氨酸的穿膜机制提供了基础。     

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。     

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pep-1与vMIP-Ⅱ的融合表达与纯化

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。本研究构建了含有细胞穿膜肽pep-1和病毒巨噬细胞炎症蛋白-Ⅱ(viral macrophage inflammatory protein-Ⅱ,vMIP-Ⅱ)的融合表达质粒pET15b-pep-1-vMIP-Ⅱ,并将其转化大肠杆菌BL21(DE3)plysS中经IPTG诱导表达,经SDS-PAGE和Western-blot鉴定出可溶性的融合蛋白pep-1-vMIP-Ⅱ。通过对IPTG浓度、温度等诱导表达条件进行优化,确定在IPTG浓度为0.2mmol/L、28℃下诱导7h可溶性蛋白的表达量相对较高,经Ni-NTA亲和层析,超滤除盐纯化获得高纯度的融合蛋白pep-1-vMIP-Ⅱ,将该蛋白作用于Hela细胞,激光共聚焦显微镜观察结果显示该融合蛋白能够携带目的基因穿透细胞膜。本文结果将为进一步研究vMIP-Ⅱ的功能和细胞穿膜肽技术的应用奠定基础。