细胞穿透肽的研究进展

合集下载

细胞穿膜肽;结构特点;内化机制.

细胞穿膜肽;结构特点;内化机制.

• 蛋白质及多肽类药物的运输 : • 蛋白质及多肽类药物的运输 :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-穿膜肽融合蛋白通过细胞膜 和血脑屏障到达靶细胞。研究发现某些穿 膜肽能将细胞周期蛋白依赖激酶抑制剂的 细胞毒素肽模拟物运输到细胞核内。
• 颗粒运输 : • Liu 等将Tat 分子连接到生物活性聚合 物核/壳纳米粒的表面形成复合物。其可以 穿过血脑屏障进行药物运输,并可以进入 神经元细胞质。Wei 等研究发现使用一种 异型双功能偶联剂硫代琥珀酰亚氨基-4-对 马来酰亚氨基苯基丁酸酯将HIV-1 Tat 与 MS2 (噬菌体衣壳) VLPs(病毒样颗粒) 结合, 此颗粒可以抑制丙型肝炎病毒(HCV) 的5'非翻译区 (VTR) 和内核糖体进入位点(IREs) 的反义RNA 的翻译。
细胞穿膜肽的跨膜过程及其机制
• 结合模式 • 多位ห้องสมุดไป่ตู้结合模式,带正电荷的CPPs 可 能与细胞膜上带负电荷的葡糖胺聚糖结合, 也有可能与细胞膜上带负电荷的脂质结合。 • 静电吸引模式,即通过疏水性吸附作 用,靠近膜表面的肽段发生非特异性的静 电积聚。
• 内化机制 • 包括易位模式和内吞模式 • 另外CPPs的胍盐基团可以与细胞表面 的负电性基团形成二齿状的氢键,产生的 离子对在膜电位的作用下易位穿过细胞膜, 离子对在膜内部分离, 释放出CPPs到细胞 质中。
细胞穿膜肽及其在药物制 剂中的研究进展
• 细胞穿膜肽的性质、分类
• 细胞穿膜肽的跨膜过程及其机制 • 细胞穿膜肽在药物制剂中的应用

穿膜肽是由5~30个氨基酸残基组成的 具有穿透细胞膜的药物载体。穿膜肽在穿 透细胞膜的同时还可介导siRNA、核酸、小 分子药物、蛋白质或其他多肽等进入细胞

细胞穿透肽的原理

细胞穿透肽的原理

细胞穿透肽的原理细胞穿透肽(Cell-penetrating peptide,简称CPPs)是一类具有一定长度的多肽链,能够穿过细胞膜,进入细胞内部的生物活性分子。

这些肽段通常在非天然氨基酸残基的背景上由某些特定序列构成。

CPPs在药物传递、基因治疗和细胞成像等领域具有广泛的应用前景。

本文将详细介绍CPPs的原理和作用机制。

1.细胞膜的结构和特点细胞膜是细胞与外界环境之间的重要界面,具有高度复杂的结构和功能。

细胞膜由磷脂双分子层构成,其中磷脂分子有亲水头部和疏水尾部。

细胞膜上还存在着多种膜蛋白,包括转运蛋白、受体蛋白等。

细胞膜的主要作用是维持细胞内外的物质交换和信息传递。

2.细胞穿透肽的分类根据其序列和结构的不同,CPPs可分为两类:阳离子性肽和非阳离子性肽。

阳离子性肽通常具有多个带正电荷的氨基酸,如精氨酸、赖氨酸等。

非阳离子性肽则没有带正电荷的氨基酸,但通过其他机制实现穿透细胞膜的作用。

3. CPPs的作用机制CPPs具有穿透细胞膜的能力,其作用机制主要有以下几种:3.1静电相互作用阳离子性CPPs的正电荷与细胞膜上的负电荷相互吸引,因此可以通过静电相互作用与细胞膜结合。

一旦结合后,CPPs可以利用这种亲和力穿过细胞膜。

3.2转运蛋白介导细胞膜上存在多种转运蛋白,它们负责细胞内外物质的运输。

某些CPPs能够与这些转运蛋白结合并进入细胞。

这种机制被称为转运蛋白介导。

3.3脂质翻转磷脂分子在细胞膜上具有亲水头部和疏水尾部的特性。

某些CPPs 可以与疏水尾部结合,导致磷脂分子发生翻转,使CPPs进入细胞。

这种机制被称为脂质翻转。

3.4空泡内吞和胞吞作用细胞表面存在许多小囊泡,称为空泡。

某些CPPs能够与这些空泡结合,并通过空泡内吞进入细胞。

此外,CPPs也可以通过胞吞作用,即在细胞表面形成一个小泡,将自身和附着的物质一起带入细胞内。

4. CPPs的应用由于CPPs具有穿透细胞膜的能力,因此在药物传递、基因治疗和细胞成像等领域具有广泛的应用前景。

穿膜肽的研究现状及应用

穿膜肽的研究现状及应用

[ e rs cl p nt t gppie; eh ns fme rn rnl ai ; rgd ley K y wod ] e- ee ai et s m cai o mbae t s ct n d evr l r n d ms a o o u i
细 胞膜 是蛋 白 、 酸 及 药物 分 子进 入 细胞 的生 核
t e c r t mo e ,t e o e f r t n mo e,a d t e iv re c l — d ae d l w r r p s d h ape d l h p r omai d l n h n e t d miel me itd mo e e e p o o e .Re e t a p i o e c n p l —
C HEN h n ,J h u P C o g IS o — i
B in ntueo rnfs n M dc e B i g 10 5 ,C ia e igIstt fTa s i e in , e n 0 8 0 hn j i uo i j
Cr sod gat rE m i j hu i C hocm o epni u o, - a:i opn / o . r n h l s g ̄a o

1 42



讯 …

L Tr S I B OT HNOL E T N I EC T ER OGY V l 3 N . — n,2 2 o - a . … 一 ・ No 1 2 一 一J ・ 01 ,
d i 03 6/.s . 0 - 0 2 0 2O .3 o :1. 9jsn1 9 0 0 . 1.1 6 9 i 0 2 0


穿膜肽 的研 究现状及应用

细胞穿透肽BDNF融合蛋白研究进展

细胞穿透肽BDNF融合蛋白研究进展
性 分子 。满足 实 际 应 用 的 C P分 子 应 当满 足 下 列 P
代 药 物 … 。但 因为 B N D F为大 分 子 物 质 , 能 透过 不
血 脑 屏 障 , 室 内用 药 又极 其不 方便 , 临床 的应 用带 脑 给
来 很 大 困难 。
条件 : 小分 子 , ① 易于 合成 ; 易于 和多 种分 子结 合 , ② 不 改变 其转 导 性能 ; 对 组 织 、 胞 具 有 较 高 的选 择 性 ; ③ 细 ④稳 定性 好 , 毒性 及 副作用 小 。
见 的 中枢 神经 系统 慢 性 退 行 性疾 病 , 发 生 与黑 质 纹 其 状 体 中多 巴胺 含 量 减 少 有 关 。 脑 源 性 神 经 营 养 因子
( ri eie e rt p i f t ,B N ) 神 经 营养 B a d r dn uor hc a o n v o cr D F 属

综述 ・
细 胞 穿透 肽 B N D F融合 蛋 白研 究 进 展
tur n r g s o f i n r t i o el e e r t Cur e t p o r s n uso p o en f c l p n t a i : r e t ng
pe i ptde BDNF
者更 高剂 量 的跨膜 肽 注 射 大 鼠时 , 检 测 到 脑 细胞 炎 可
蛋 白转 导域 ( rt nt su t nd m i , T , 一类 Poe nd e o o an P D) 是 i a i 具 有跨 膜转 导 能力 的小分 子肽 段 , 以非 能量 、 能 非受 体 依 赖性 的 方 式 把 生 物 大 分 子 跨 膜 转 导 入 各 种 细 胞 内 。 目前 已 发 现 的 细 胞 穿 透 肽 主 要 包 括 人 类 免 疫 缺 陷 病 毒 1型 ( u n i u 0 ei e c i stp , H ma m n d f i y vr y e l cn u H V 1 编码 的反式 转 录 激 活 因子 T T 果 蝇 同源 异 型 I .) A 、 转 录 因子 A T 、 纯疱 疹病 毒 1型 ( S 1 转 录 因子 N P单 H V.)

2.1.1 细胞穿膜肽

2.1.1 细胞穿膜肽

细胞穿膜肽细胞穿膜肽又名蛋白质转导域(protein translocation domain, PTD),是一种以非配体-受体介导方式、非胞吞单一方式入胞的多肽,能将各种活性物质运载至胞内,并发挥相应的生物学活性和治疗作用。

由CPPs修饰的纳米药物递送体系包括无机纳米载体、聚合物纳米载体(例如聚合物胶束、聚合物前药纳米颗粒)和脂质体。

1 细胞穿膜肽的发现及种类穿膜肽(Cell-penetrating peptides, CPPs)的发展有三个重要阶段(图7)。

第一,Bienert等人于1987年首次描述通过P物质类似物介导的受体-非依赖性肥大细胞的活化。

同年,一些结构新颖的两亲性多肽模型被报道。

第二个突破是1988年CPPs的概念被首次提出。

Frankel和Pabo 95报道一种源于人免疫缺陷病毒(HIV)的反式激活转导域(TAT)蛋白能够有效地进入细胞。

Green 等人首次报道TA T的37-86位氨基酸片段是具有跨膜转导活性功能的序列。

Fawell于1994 年进一步报道活性序列主要位于37-72位氨基酸片段。

1997年,Vives等人揭露TA T的跨膜转导核心区是47-57的11个氨基酸,这个片段是一段富含碱性氨基酸且带正电荷的具有蛋白转导活性的多肽。

第三个重要基础研究是1996年Joliot等发现了一个由60个氨基酸片段组成的多肽,对应果蝇触足突变基因的同源框,这个多肽可以进入神经元细胞。

值得一提的是TA T肽序列对应HIV-1TA T蛋白的碱性结构域和穿膜序列也同时与果蝇触足同源结构域的第三个螺旋相对应。

图7 CPP的发展史在发现TAT和pAntp肽后的二十年中又有数百个新型CPP被报道。

表3 列出了近年来比较热门的细胞穿膜肽的名称、来源、肽序列以及它们适用载体的种类。

CPPs通常按其物理-化学特性或其来源分类为阳离子穿膜肽,两亲性穿膜肽或疏水穿膜肽。

表3 不同种类的细胞穿膜肽的结构及其应用2 细胞穿膜肽的机理及研究进展研究者从一开始就对细胞穿膜肽穿膜机制的研究产生了兴趣。

细胞膜穿透肽及其在肿瘤治疗中的应用

细胞膜穿透肽及其在肿瘤治疗中的应用
或突 变的细胞的细胞周期 , 至其修 复正 常, 直接诱 导不 直 或
能修 复 的 细 胞 凋 亡 。 p3突 变 或 功 能 缺 失 将 导 致 细 胞 无 限 5
膜运输 的研 究, 也使 其作 为一 潜在 的有效 生物 分 子运送 载
体, 在肿 瘤治疗 中发挥作 用。本文将介绍 C P P s的分类 、 用 作 机制及其在肿瘤治疗 中的应 用。
导一 系列生物活性 分子如蛋 白质 、 类、 聚核苷 酸、 N 肽 寡 D A、 质粒及脂 质体 等进入各种 不同组 织和 细胞 , 发挥 各 自的生物 学效应。C P P s的穿膜特性不仅使其被 用于细胞 内外物质跨
p3是 最重要 的一 个抑 癌基 因, 能 阻滞 D A有损 伤 5 它 N
增殖 、 致瘤转化 , 终发 生肿 瘤、 变 并能 增加肿 瘤 的抗 药 最 恶
性 J 。研 究报道 ,0 以上的人 类肿 瘤有 p3基 因的 突变, 5% 5 应 用 C P 输送 p3基 因或蛋 白至肿 瘤组 织将是有效 的肿 瘤 Ps 5 治疗 策略 。H R O R等” 将 p 3蛋 白的 N末端与 T T转 A BU 5 A 导结构域相连 并作 用于肿瘤 细胞 , 发现 p3在 细胞 内积聚 并 5
的 ’ I T蛋 白具有穿透细胞膜进入 细胞 内的特性 , 又相继发 A 随后 现几个具有 同样功能的短肽如 A t, P 2 tnprn等 , np V 2 ,m sot a 这类 具有穿膜功 能的短肽被统称 为细胞膜 穿透肽 (e en—m m rn e bae pntt gpp dsC P ) P s不但 其 自身能 够 穿透 细胞 ee an et e,P s 。C P ri i
体, 成功运送 多种 生物 大分子物 质进 入 细胞 和 ( ) 或 动物 体

抗肿瘤细胞穿透肽联合纳米载体递送系统的作用机制及其在临床治疗中的应用

抗肿瘤细胞穿透肽联合纳米载体递送系统的作用机制及其在临床治疗中的应用

抗肿瘤细胞穿透肽联合纳米载体递送系统的作用机制及其在临床治疗中的应用一、引言癌症,这个让人闻之色变的疾病,一直是医学界攻关的重点。

传统的治疗方法,像是手术啊、化疗、放疗这些,效果当然有,但副作用也真不小。

特别是化疗药物,它们在杀死癌细胞的也喜欢“误伤”正常细胞,让患者的生活质量大打折扣。

所以,科学家们一直在琢磨,怎么能让药物更精准地找到并消灭癌细胞,少伤及无辜呢?这时候,抗肿瘤细胞穿透肽联合纳米载体递送系统就闪亮登场了,它们就像是给药物装上了GPS,能准确无误地把药物送到癌细胞那里,大大提高了治疗效果,减少了副作用。

咱们这就来聊聊这技术背后的门道,以及它是如何在临床上大展拳脚的。

二、抗肿瘤细胞穿透肽的作用机制2.1 细胞穿透肽的基本特性细胞穿透肽(CPPs)是一类能够穿过细胞膜进入细胞内部的短肽序列。

它们具有高效的细胞摄取能力和低毒性的特点。

CPPs可以携带多种分子,如小分子药物、多肽、核酸等,通过内吞作用或直接跨膜方式进入细胞。

这种特性使得CPPs在药物递送领域具有巨大的潜力。

2.2 抗肿瘤细胞穿透肽的特异性识别抗肿瘤细胞穿透肽是一类专门针对肿瘤细胞表面特定受体设计的CPPs。

它们能够特异性地结合到肿瘤细胞表面的受体上,并通过受体介导的内吞作用进入细胞。

这种特异性识别能力使得抗肿瘤细胞穿透肽能够将药物精准地递送到肿瘤细胞内部,从而提高药物的疗效并减少对正常细胞的损伤。

2.3 抗肿瘤细胞穿透肽的细胞内释放机制一旦抗肿瘤细胞穿透肽携带药物进入肿瘤细胞内部,它们需要通过某种机制将药物释放到细胞质中,以便药物发挥其抗肿瘤作用。

这一过程通常涉及到药物与穿透肽的解离或降解。

例如,某些酶敏感的化学键可以在细胞内特定酶的作用下断裂,从而释放出游离药物分子。

pH敏感的纳米载体也可以在肿瘤细胞内的酸性环境下发生结构变化,促使药物释放。

三、纳米载体递送系统的作用机制3.1 纳米载体的设计原则纳米载体递送系统是利用纳米技术将药物封装在纳米级别的载体中,以实现药物的高效递送和控释。

细胞穿透肽设计及肿瘤靶向治疗

细胞穿透肽设计及肿瘤靶向治疗

文章编号: 1000-1336(2011)02-0194-04细胞穿透肽设计及肿瘤靶向治疗黄发军1 张华文21湖北民族学院医学院,恩施 4450002恩施市计划生育服务站,恩施 445000摘要: 细胞穿透肽是近年来发现的具有穿透生物膜功能,并能介导大分子物质跨膜转导的一类小分子短肽。

该肽段以其转导效率高,速度快,生物活性好,对细胞损害小等特点,成为药物导向治疗方法研究领域的热点。

肿瘤靶向治疗的一个局限性是不能使药物有效地进入肿瘤细胞内,极大地降低了肿瘤靶向药物治疗的疗效。

因此,如何使抗癌药物特定输送至肿瘤细胞群是当前亟需研究设计的课题,本文就特异性靶向穿膜肽在肿瘤靶向治疗方面的设计、应用作一综述。

关键词: 细胞穿透肽;肿瘤靶向;细胞器靶向中图分类号:R966收稿日期:2010-09-09作者信息:黄发军(1975-),男,讲师,通讯作者,E-mail: hfjzfh@ ;张华文(1968-),男,主治医师,E-mail :454424870@细胞穿透肽(cell-penetrating peptide, CPP)是一类能穿透细胞胞膜和/或核膜的短肽,并且能引导与其相连的多肽、蛋白质或其他生物活性分子进入细胞内。

CPP 膜穿透功能为基础生命科学研究开辟了一个新领域,很快被应用到蛋白质药物的靶向和导入技术研究中,为推动基因工程药物发展,建立高效、安全的蛋白质分子导入技术提供了非常有价值的载体工具。

1988年Frankel 等[1]首次发现人免疫缺陷病毒(HIV)的转录调节蛋白可以穿透细胞膜、核膜进入细胞核。

近年又相继发现了几个膜穿透肽,如ANTP (Antennapedia)、VP22(viral protein 22)及各种合成的短肽,如多聚精氨酸、transportan(序列为gWTLN-SAgYLLgKINLKALAALAKKIL)等。

CPP 的研究为向细胞内转运生物活性大分子(蛋白质、核酸等)药物提供了一个新的有力工具。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

chemical linkage of CPPs
chemical linkage of CPPs
Examples of covalent conjugation are neutral cargo (phosphorodiamidate morpholino oligomers (PMO), peptide nucleic acids (PNA), small drug molecules) complexes which can be coupled to CPPs via a disulfide bond, an amide bond, or other specific linkers. Noncovalent complexes are formed via electrostatic and/or hydrophobic interactions between negatively charged cargo molecules, such as nucleic acids (siRNA, pDNA, etc.),and a positively charged CPP. CPP-cargo complexes need to escape from the endosmal vesicles in order to induce a biological effect. Ways:One line of thinking is that hydrophobic and electrostatic interactions occur between the endosomal membrane and the nanoparticles, which leads to disruption of the endosomes. Another the proton sponge theory, proposes that endosomes burst due to osmotic pressure
chemical linkage of CPPs
Part4
CPPs transmembrane mechanism
Part5
CPPs Applications
Background
cell membrane
selectively permeable barrier
Cell-penetrating peptides (CPPs) fewer than 30 amino acids、enter cells、endocytosis、 conjugated bioactive cargos[1]
CPPs Applications
CPPs Applications
Properly developed CPPs and their conjugates with therapeutics offer a very promising pathway to deliver lower concentrations of toxic drugs to critical tissues such as tumors, heart, etc. Small chemotherapeutic drugs have also been delivered by CPPs (doxorubicin,methotrexate, cyclosporine A, paclitaxel).[8] Cao et al. produced a biologically active Bcl-xL fusion protein containing an 11 amino acid CPP from TAT protein and a hemagglutinin (HA) tag that allowed in vitro and in vivo delivery into neurons[9] Other fuction such as promoting intestinal absorption of insulin,New peptide for ocular tissue transport-POD and so on.
Amphipathic CPPs Amphiphilic cell-penetrating peptides are composed mainly of lysine 。 There are also distributed to other hydrophilic or hydrophobic amino acid residues in the sequence, which spatial conformation of α-helix structure 。 Amphoteric helix having hydrophilic and hydrophobic properties is necessary for the structure through the membrane 。such as pVEC 、ARF and proline-rich peptides。
CPPs classification
CPP sequences are known to vary considerably as seen by Table 1. Similarities:positively charged amino acids(R、K) The membranolytic properties:positively charge,secondary structure,specifically helicity
Reference
[1]D.M. Copolovici, K. Langel, E. Eriste, U. Langel, Cell-penetrating peptides: design, synthesis, and applications. ACS Nano 8 (2014) 1972-1994.
CPPs classification
Even though CPPs have a great sequence variety, it is possible to bbgroups defined by their physical– chemical properties: cationic, amphipathic and hydrophobic。[7]
Conclusion
cell-penetrating peptides can efficiently traverse the plasma membrane of both cells and tissues and are successfully used as delivery vectors for therapeutic molecules. Due to their positive charge, CPPs can be covalently conjugated to active biomolecules (nucleic acids, peptides,proteins, chemotherapeutic drugs, etc.). After efficient cellular internalization, CPPs are able to release their cargo into the cytosol in order to promote the desired biological effect. When coupled to a cargo, CPPs use endocytosis as the main cellular translocation mechanism.Prior to use, CPPs must undergo both pharmacological and toxicological studies in vivo. Considering evidence from numerous studies, CPPs have the potential to become a universal tool to carry therapeutic molecules across cellular membranes without a risk of toxicity or inflammatory reactions
Recent progress of cellpenetrating peptides as new carriers for intracellular cargo delivery
CONTENTS Contents
Part1
Background
Part2
CPPs classification
Part3
Cationic CPPs
Cationic peptides are a class of peptides with a high positive net charge and few acidic amino acid residues.Typical, the cationic CPPs are including R9 , Tat, hLF and (RXR)4 and so on.
CPPs
Advantages of CPPs CPPs application siRNA, nucleic acids, proteins、 Nanoparticles、 Chemotherapy drugs、 Liposomes[2-6]
Biological safety、 cellular uptake、 be designed 、 Low cytotoxicity
CPPs classification
Hydrophobic CPPs Peptides which contain only apolar residues are considered as hydrophobic peptides。So far, only a few hydrophobic CPP sequences have been discovered such as the signal sequences from integrin β3 (VTVLALGALAGVGVG) and Kaposi fibroblast growth factor (AAVALLPAVLLALLAP)
相关文档
最新文档