De rol en synthese van cel-penetrerende peptiden

Het binnendringen van het celmembraan en het binnendringen van de cel is een voorwaarde voor veel biologische macromoleculen die zich richten op het functioneren van cellen. De biologische barrièrefunctie van het biomembraan verhindert echter dat veel macromoleculaire stoffen de cel binnendringen, waardoor de toepassing van deze stoffen op therapeutisch gebied sterk wordt beperkt. Daarom is het een urgent probleem dat moet worden opgelost hoe deze stoffen het celmembraan kunnen binnendringen. De huidige methoden om de penetratie van biologische macromoleculen in het celmembraan te bemiddelen omvatten voornamelijk cel-penetrerende peptiden (celpenetrerende peptiden, CPP's), liposomen, adenovirus, nanodeeltjes, spookcellen, enz., terwijl CPP's een type polypeptide zijn dat rechtstreeks het celmembraan passeert en de cel binnenkomt op een niet-receptor--afhankelijke en niet- klassieke manier van endocytose. Hun lengte is over het algemeen niet meer dan 30 aminozuren en ze zijn rijk aan basische aminozuren. De aminozuursequentie is meestal positief geladen.

1transcriptieactivator van het menselijk immunodeficiëntievirus TAT(humaan immunodeficiëntievirus-1 transcriptieactivator, HIV-1 TAT) Het is het eerste celpenetrerende peptide dat is ontdekt en dat op een niet-giftige en efficiënte manier cellen binnendringt.

celpenetrerend peptide (celpenetrerende peptiden, CPP's) Een belangrijk kenmerk ervan is dat het een verscheidenheid aan biologisch actieve stoffen van verschillende groottes en eigenschappen naar cellen kan transporteren, waaronder kleinmoleculaire verbindingen, kleurstoffen, peptiden en peptidenucleïnezuren (peptidenucleozuur, PNA), eiwitten, plasmide-DNA, siRNA, 200 nm liposomen, faagdeeltjes en superparamagnetische deeltjes, enz. Deze eigenschap biedt hen de mogelijkheid om goed te worden dragers van gerichte medicijnen.

CPP's Voordelen als vector zijn lage toxiciteit en geen celtypebeperkingen, hoewel CPP's verschillende soorten stoffen naar cellen kunnen transporteren, maar de praktische toepassingen ervan zijn vooral gericht op oligopeptiden, eiwitten en oligonucleotiden (oligonucleotiden, ON's) of vergelijkbaar cellulair transport.
 

Verschillende cel-penetrerende peptiden (CPP) Verschillende transmembraanmechanismen, een cel-penetrerende peptide (CPP) Het specifieke mechanisme hangt af van verschillende parameters, zoals moleculaire grootte (dragende stoffen), temperatuur, celtype en stabiliteit binnen en buiten de cel. celpenetrerend peptide (CPP) Het specifieke mechanisme van binnendringing in cellen is momenteel onduidelijk. Populaire speculaties omvatten de volgende drie:
A: Omgekeerd colloïdaal deeltjesmodel (omgekeerd micelmodel),CPP's Door de beweging van fosfolipidemoleculen op het celmembraan wordt een omgekeerde colloïdale structuur gevormd die het cytoplasma binnendringt.
B: Directe penetratie,dwz poriestructuurmodel (porievormingsmodel), CPP's Vormen een transmembraanporiestructuur op het celmembraan en dringen het cytoplasma binnen.
C: Cellulaire opname door endocytose.
bron: Cell-penetrerende peptiden en hun therapeutische toepassingen, Victoria Sebbage, BioscienceHorizons, deel 2, nummer 1, maart 2009.

Cel-penetrerende peptiden (bijv. HIV TAT) Het kan op twee manieren cellen binnendringen: directe penetratie en endocytose. HIV TAT Of eenvoudig polyarginine zou kunnen worden ontworpen als een effectieve medicijndrager, maar CPP (zoals HIV TAT) Hoe membraantransport wordt bereikt, is nog steeds onduidelijk.
eenvoudige HIV TAT Hoe worden celtoegangsmechanismen zoals directe penetratie en endocytose bevorderd? van Gerard Wong Onderzoekers in het laboratorium bestudeerden onder verschillende omstandigheden HIV TAT. Hoe het interageert met het cytoplasmamembraan, het cytoskelet en specifieke membraanreceptoren, waardoor meerdere transportroutes worden geïnduceerd.

interessant is dat TAT een verscheidenheid aan verschillende reacties kan optreden met dezelfde sequentie onder verschillende omstandigheden, waardoor interactie met het celmembraan, het cytoskelet en specifieke receptoren meerdere transportroutes kan produceren.

CPP Er bestaat een zeer gevoelige relatie tussen het transmembraanmechanisme en de polypeptidesequentie. Als in een puur hydrofiele CPP het toevoegen van een hydrofoob residu eraan het transportmechanisme volledig kan veranderen. Het eenvoudigste CPP-prototype-polyarginine (polyR) kan bijvoorbeeld de vorming van transmembraanporiestructuren op het celmembraan induceren. Hydrofobe aminozuren vormen een positieve kromming door in het celmembraan te worden ingebracht. Arginine kan tegelijkertijd zowel een positieve als een negatieve kromming vormen. Lysine kan slechts in één richting een negatieve kromming vormen. Dit betekent dat er tussen arginine en lysine een compenserende relatie bestaat tussen hydrofoben.

Als hydrofobiciteit bijdraagt ​​aan de negatieve Gaussische kromming (Gaussiaanse kromming), waarom dan TAT. Hoe zit het met het relatief lage hydrofobe gehalte van het peptide? De reden hiervoor is dat CPP's allemaal zo min mogelijk hydrofobe groepen gebruiken om een ​​zadel-splay-kromming te vormen. Verschillen in sequentie veroorzaken hoogstwaarschijnlijk alleen tijdelijke porie{2}}achtige transmembraanstructuren in het membraan, waardoor een paar CPP ontstaat voor een kortere levensduur van de poriën. omdat CPP De aminozuursamenstelling van TAT Peptides kan endocytose bemiddelen, met of zonder receptoren.