细胞穿膜肽的研究进展..doc

细胞穿膜肽的研究进展 摘 要：细胞穿膜肽(CPP)是具有穿透多种细胞膜功能的小分子多肽,能携带生物活性大分子物质进入细胞。由于CPP 缺乏组织选择性和靶向性,限制了其在肿瘤治疗领域的应用。近年来发现的一些具有细胞穿透功能的短肽（少于30个氨基酸）即细胞穿膜肽（CPPs）,能够有效地将蛋白质、多肽、核酸片段等以多种方式导入多种哺乳动物细胞,其转导效率高且不会造成细胞损伤。CPPs的发现为生物大分子在细胞生物学、基因治疗、药物体内转运、临床药效评价以及细胞免疫学等研究领域等均具有良好的应用前景。本文就CPPs的种类特点、内化机制、应用及其存在的问题进行讨论和评述。 关键词：细胞穿膜肽；靶向性；穿膜机制 1 细胞穿膜肽的性质、分类 到目前为止,已发现了多种 CPPs, 它们共有的性质: 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可以通过固相合成或原核表达制备,方法成熟简便。 CPPs 的分类以及统一的术语还没有。根据不同的分类标准, 得到不同的种类。 最近有学者根据短肽的特点和来源将其分为3大类:①蛋白衍生肽(protein derived CPPs), 如penetratin、TAT和pVEC等；② 模型肽(model peptides) 如MAP和(Arg)7等；③设计肽(designed CPPs)如MPG和Transportan等。 从其两亲性性质也可将其分为3类: ① 两亲性CPPs (PaCPPs), 如MPG、 transportan、TP10、Pep-1;②中等两亲性CPPs (SaCPPs),如penetratin, RL16； ③非两亲性 CPPs (NaCPPs),如 R9。 2 细胞穿膜肽的穿膜机制 尽管细胞穿膜肽已经成为近年来的研究热点，但其穿膜机制目前仍暂无定论，且存在很大争论因此，弄清细胞穿膜肽的内化机制，是将其作为药物载体应用于临床研究前需要解决的首要问题目前，对于CPPs 穿膜机制的描述主要有以下2 种。第一，通过胞吞作用进入细胞这方面研究多是通过荧光标记并使用胞吞作用抑制剂的方法，通过对比胞吞作用抑制剂使用与否对 CPPs 及其底物入胞作用的影响， 来评价CPPs的入胞机制。 第二， 通过静电作用与细胞膜相结合并诱导膜脂质双分子层产生短暂的孔隙而直接渗透进入细胞由于目前所研究的细胞穿膜肽多以阳离子 CPPs 为主， 如 HIV Tat， 寡聚精氨酸等因此，有人提出，细胞穿膜肽的穿膜机制可能与其电荷特性有关，而人体组织细胞表面为负电荷特性，也为阳离子 CPPs 与之吸附及发生穿透作用提供了理论依据 Herce 等认为细胞穿膜肽的阳离子特性不仅使 CPPs有易于与细胞膜表面的结合， 还能够诱导膜双分子层的失稳并产生短暂孔隙 Herce 等进一步通过实验测定脂质双分子层的电子流向证实了这种假设， 并认为精氨酸残基在阳离子CPPs诱导的穿膜作用中扮演重要角色。 3 细胞穿膜肽的应用 近年来，细胞穿膜肽作为分子载体应用于体内外入胞转运的研究越来越多 与其他生物大分子转运方法相比，细胞穿膜肽介导的入胞作用具有很多优势首先， 细胞穿膜肽能够有效转导具有不同分子量和天然性质的大分子进入细胞；其次， 细胞穿膜肽毒性相对较小；再次，细胞穿膜肽的非特异性穿膜作用使其应用更广泛；最后，细胞穿膜肽不仅可以应用于注射给药，还可以用于鼻黏膜给药口服给药细胞穿膜肽可以运输多种物质到哺乳动物的的多种细胞中，包括:小分子核酸，多肽，蛋白，质粒DNA，寡聚核苷酸，脂质体及其他一些纳米药物载体等。 这些应用为疾病诊断和治疗提供了一种新方法，大大推进了分子生物学、药学、 细胞生物学、疫苗学、甚至影像学的发展。近年CPPs的应用进展如下： 3.1 蛋白质及多肽类药物的运输 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。Wu 等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 融合蛋白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。Zhang 等[1]根据一种α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α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[2]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