細胞穿膜肽在PHPV 融合因子及其它多肽類物質運輸中的應用

魏啟明

1.中華生物醫藥研究院 香港 391375

2.美國納米醫學研究院 美國華盛頓 21402

3.南京啟明光環境科技有限公司 江蘇南京 210011

1、細胞穿膜肽

細胞穿膜肽（cellpenetratingpeptides）是一類能攜帶大分子物質進入細胞的短肽，其穿膜能力不依賴經典的胞吞作用。穿膜肽是由小于30個氨基酸組成的具有細胞穿透功能的小肽，它能通過與細胞膜的相互交聯作用而穿過細胞膜這一天然屏障。經過對天然存在的細胞穿膜肽的生物化學性質研究，已經逐漸掌握了細胞穿膜肽的一些共有特性，這類物質均為帶有正電荷的長短不等的多肽片段，其中富含精氨酸、賴氨酸等堿性氨基酸殘基，二級結構皆具有 -螺旋的空間構象。利用這些特性，目前已人工合成了穿透力更強、效率更高的穿膜肽PEp-1、MPG，并且成功地攜帶大分子物質進入細胞發揮生物學活性。也有學者稱這類短肽為蛋白轉導域或特洛伊木馬肽。

2、細胞穿膜肽與基因治療

目前已有科學家將細胞穿膜肽應用于基因治療。最近通過設計獲得的ELP(Val-Pro-Gly-Xaa-Gly)穿膜肽，能夠引導所承載的寡肽-1修復蛋白穿透細胞膜，經表皮滲透吸收，富含堿性氨基酸，含有較多的正電荷的肽片段，靶向導入皮膚基底層受體[1]。該穿膜肽具有以下特性：①具有凈正電荷性和兩親性；②穿膜轉運效率高；③可以導入近乎所有的細胞；④可以攜帶多種活性物質進入細胞；⑤可靶向穿透細胞膜，達到滅活多種病毒且不造成細胞損傷。

3、細胞穿膜肽在PHPV融合因子或其它物質中的運載功能

大量研究表明,穿膜肽具有強大的運載潛能,與其他生物大分子轉運方式相比,穿膜肽的轉導作用具有許多獨特之處。穿膜肽攜帶的物質可以為蛋白質(綠色熒光蛋白、RNA酶、半乳糖苷酶等)、多肽(100個氨基酸殘基以下)、DNA、化學小分子藥物、寡核苷(100bp以下[3])、反義核酸、肽核酸、納米顆粒、熒光素、有機分子、腺病毒載體、成像物質、脂質體及鐵顆粒等。運載能力[1]可以達到120kDa(如半乳糖苷酶)、40nm(如鐵顆粒),沒有明顯的證據表明運載極限。細胞穿膜肽可以通過化學結合或正負電荷交聯或基因融合等方式攜帶各種生物大分子。穿膜肽與其它物質的連接方式有兩種:非共價連接和共價連接。通過使用CPPs還可以增加肽類物質的活性,以及進行細胞器官的特異性運輸。

4、應用細胞穿膜肽的治療方法

對許多疾病使用外源蛋白質或多肽類藥物是一個非常有價值的治療方法。Wang等[2]利用穿膜肽的蛋白轉導功能來介導信號肽-綠色熒光蛋白-穿膜肽 NT4-GFP-Ant融合因子通過細胞膜和血腦屏障到達靶細胞。Tat(Tat48?60)能將細胞周期蛋白依賴激酶抑制劑的細胞毒素肽模擬物P21EAF1/CIP1運輸到細胞核內,且研究發現Tat48?60–P10可以誘導細胞凋亡。Shishido等[3]根據一種 螺旋肽CAI的結構設計出了一種細胞穿膜肽NYAD-1，它比CAI具有更穩定的螺旋結構,研究發現,NYAD-1能夠穿過細胞膜并與Gag聚蛋白共定位于質膜上,破壞病毒顆粒的自組裝。研究者設計了一種含有穿膜肽、彈性蛋白類似多肽ELP (Val-Pro-Gly-Xaa-Gly)和一種衍生于細胞周期蛋白依賴激酶抑制劑P21的結合多肽,這種多肽能夠使SKOV-3卵巢癌細胞和HeLa子宮癌細胞的生長速率減慢而抑制它們的增殖。HIV-Tat與小泰勒蟲抗原Tp2結合形成重組Tat-Tp2融合因子,發現其能夠加強遲鈍的CD8+T細胞反應的興奮性。