细胞穿膜肽在PHPV 融合因子及其它多肽类物质运输中的应用

魏启明

1.中华生物医药研究院 香港 391375

2.美国纳米医学研究院 美国华盛顿 21402

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1、细胞穿膜肽

细胞穿膜肽（cellpenetratingpeptides）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。穿膜肽是由小于30个氨基酸组成的具有细胞穿透功能的小肽，它能通过与细胞膜的相互交联作用而穿过细胞膜这一天然屏障。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 -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。

2、细胞穿膜肽与基因治疗

目前已有科学家将细胞穿膜肽应用于基因治疗。最近通过设计获得的ELP(Val-Pro-Gly-Xaa-Gly)穿膜肽，能够引导所承载的寡肽-1修复蛋白穿透细胞膜，经表皮渗透吸收，富含碱性氨基酸，含有较多的正电荷的肽片段，靶向导入皮肤基底层受体[1]。该穿膜肽具有以下特性：①具有净正电荷性和两亲性；②穿膜转运效率高；③可以导入近乎所有的细胞；④可以携带多种活性物质进入细胞；⑤可靶向穿透细胞膜，达到灭活多种病毒且不造成细胞损伤。

3、细胞穿膜肽在PHPV融合因子或其它物质中的运载功能

大量研究表明,穿膜肽具有强大的运载潜能,与其他生物大分子转运方式相比,穿膜肽的转导作用具有许多独特之处。穿膜肽携带的物质可以为蛋白质(绿色荧光蛋白、RNA酶、半乳糖苷酶等)、多肽(100个氨基酸残基以下)、DNA、化学小分子药物、寡核苷(100bp以下[3])、反义核酸、肽核酸、纳米颗粒、荧光素、有机分子、腺病毒载体、成像物质、脂质体及铁颗粒等。运载能力[1]可以达到120kDa(如半乳糖苷酶)、40nm(如铁颗粒),没有明显的证据表明运载极限。细胞穿膜肽可以通过化学结合或正负电荷交联或基因融合等方式携带各种生物大分子。穿膜肽与其它物质的连接方式有两种:非共价连接和共价连接。通过使用CPPs还可以增加肽类物质的活性,以及进行细胞器官的特异性运输。

4、应用细胞穿膜肽的治疗方法

对许多疾病使用外源蛋白质或多肽类药物是一个非常有价值的治疗方法。Wang等[2]利用穿膜肽的蛋白转导功能来介导信号肽-绿色荧光蛋白-穿膜肽 NT4-GFP-Ant融合因子通过细胞膜和血脑屏障到达靶细胞。Tat(Tat48?60)能将细胞周期蛋白依赖激酶抑制剂的细胞毒素肽模拟物P21EAF1/CIP1运输到细胞核内,且研究发现Tat48?60–P10可以诱导细胞凋亡。Shishido等[3]根据一种 螺旋肽CAI的结构设计出了一种细胞穿膜肽NYAD-1，它比CAI具有更稳定的螺旋结构,研究发现,NYAD-1能够穿过细胞膜并与Gag聚蛋白共定位于质膜上,破坏病毒颗粒的自组装。研究者设计了一种含有穿膜肽、弹性蛋白类似多肽ELP (Val-Pro-Gly-Xaa-Gly)和一种衍生于细胞周期蛋白依赖激酶抑制剂P21的结合多肽,这种多肽能够使SKOV-3卵巢癌细胞和HeLa子宫癌细胞的生长速率减慢而抑制它们的增殖。HIV-Tat与小泰勒虫抗原Tp2结合形成重组Tat-Tp2融合因子,发现其能够加强迟钝的CD8+T细胞反应的兴奋性。