肽学院

细胞穿膜肽的功效和作用

发表时间:2019-11-03 14:00

      【细胞穿膜肽】
      细胞穿膜肽,也称为蛋白转导域或膜转运蛋白,是一类由通常不多于30个氨基酸残基组成的、能够直接穿过细胞膜进入细胞的多肽。细胞穿膜肽不仅可以自己穿透细胞膜进入细胞,而且能够运载多种生物学活性物质(包括比其相对分子质量大100倍的外源性大分子)进入细胞内,并发挥相应的生物学活性和治疗作用。其转导效率高且不会造成细胞损伤,这一特性保证了各种大分子药物细胞内的高效输送。
 
细胞穿膜肽的功效和作用
 
 
      【来源分类】
      目前细胞穿膜肽的类型有多种,根据其来源主要可分为3类:
 
      (1)天然存在的CPPs:一般是指天然蛋白质的多肽区域,主要是将蛋白质向细胞内转运。例如Tat(HIV-1)的核转录激活蛋白是最经典的CPPs,也是发现最早,研究最多来源于人免疫缺陷病毒(HIV-1)的转录活化因子,penetratin(来源于蜂毒素蛋白)。
 
      (2)人工合成的CPPs,天然存在的CPPs 大多富含精氨酸或赖氨酸残基,科学家们利用这一特性可合成多聚精氨酸或多聚赖氨酸类CPPs,或者从应用的角度出发对天然的CPPs 进行修饰,合成一些穿膜效率更高的CPPs,例如transportan,MPG,pep-1等。其中,Pep-1是第一个被批准商业化应用的CPPs(商品名:Chariot)。
 
      (3)嵌合而成的CPPs,一般是指由2 条或以上的天然存在的序列融合而成的多肽,也属于一类人工合成的CPPs。
 
      【结构作用】
      (1)促进生物大分子吸收:细胞穿膜肽能有效地促进核酸类、肽类、蛋白质类等生物大分子药物经皮吸收,因此其在靶向制剂、生物药物制剂等方面具有重大的价值,能够显著提高药物的生物利用度。
 
      (2)药渗透促进剂:此外,细胞穿膜肽作为一种新型的透皮给药渗透促进剂,在经皮给药制剂及化妆品领域也有着巨大的应用潜力。
 
      (3)一些细胞穿膜肽也具有抗菌作用:一些细胞穿膜肽也具有抗菌作用,或者稍加改造即可产生强大的抗菌作用。例如:细胞穿膜肽Pep-1具有轻微的抗菌活性,将其第2、6、11位Glu替换为Lys,得到的Pep-1K具有很好的抗菌活性,MIC为1-2 μM,且对MRSA(耐甲氧西林金葡菌)、MDRPA(多药耐药铜绿假单胞菌)等一些超级耐药菌效果良好(MIC为1-8 μM)。
 
      【跨膜转运机制应用原理】
      (1)直接入胞:CPP首先与细胞膜表面通过静电方式结合,然后直接跨过细胞膜,接着在分子伴侣的帮助下发生重折叠。
 
      (2)跨膜转导:通过形成某种跨膜转导结构域来转导完成的。跨膜转导模式(translocation models)又包括反转微团 (inverse micells)、地毯(carpet)及打孔(barrel stave)模型。
 
      (3)细胞内吞。
 
      【价值】
      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。也有学者称这类短肽为蛋白转导域或特洛伊木马肽。目前已有科学家将其应用于基因治疗。
 
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