细胞穿透肽与外源物质的连接方法--共价、非共价连接

2012-10-31 16:05阅读：

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细胞穿透肽（CPP)能够输送种类繁多的物质进入细胞，所转运的物质在物理和化学属性上不尽相同。因而需要不同的连接方法，主要的连接方方式有2种，即共价连接和非共价连接，也可二者联合使用。选择合适连接方法的原则在于：合理性、可重复性和化学计量学上的可控性。

共价连接
共价连接是细胞穿透肽（CPP)与外源物质结合最常见的方法。蛋白质/多肽和细胞穿透肽（CPP)往往通过化学偶联（固相合成），或者使用重组DNA技术进行连接，形成含有细胞穿透序列的融合蛋白。
在稳定化学键使用的同时，不稳定键也用于细胞穿透肽（CPP)的连接。应用比较广泛的有二硫键（S－S键）和硫酯键（-S-CO-），它们在细胞基质内可被分解，释放出连接物。二硫键在细胞穿透肽（CPP)上的Cys和外源物质的一个巯基之间形成，可用于输送寡核苷酸、肽和蛋白质。一些不含有巯基的外源物质可通过重组技术，或者使用化学修饰进行添加。双功能的化学交联剂的使用，可高选择性地使细胞穿透肽（CPP)与蛋白通过简单的步骤进行连接，这种连接方法主要用于输送类DNA分子、具有空间位阻的寡核苷酸(PNA和磷酰二胺吗啉低聚物)、肽和蛋白质。
与外源物质共价连接进行细胞转运的CPPs有Tat、穿透素、多聚Arg、转运素（transportan）

，以及单纯疱疹病毒的VP22蛋白、降钙素和抗菌肽来源的细胞穿透肽（CPP)、多聚Pro和甜箭头肽等。然而，从化学观点来看，细胞穿透肽（CPP)共价连接技术在方法学上对连接物质有严格的限制，并且可能改变连接物的生物活性，尤其是带电荷的寡核苷酸和siRNA。由于共价连接可能导致生物活性降低，因此对一些连接物而言，非共价连接显得更为合适。
非共价连接
非共价连接方法比较简单，仅依赖于细胞穿透肽（CPP)和外源物质按一定比例混合。这在方法学上比化学连接有明显的优势。非共价连接方法起初由基因治疗而发展起来，一些细胞穿透肽（CPP)与DNA或siRNA混合后，可作为有效的基因转运载体介导DNA进入细胞，并从溶酶体逃逸。这些细胞穿透肽（CPP) 包括流感血凝素HA2亚基的融合肽，人工合成的肽类似物、MPG和富含His肽。双极性肽Pep-1能够通过非共价连接用于小肽和蛋白质的转运。
在非共价连接中，细胞穿透肽（CPP)与外源物质的作用方式有：（1）静电相互作用：富含阳离子的细胞穿透肽（CPP)能够与聚阴离子物质形成稳定的复合物，诱导寡核苷酸和质粒的细胞摄取。（2）与特异的碱基对形成氢键：短PNA寡聚体与细胞穿透肽（CPP)共价连接后，与互补的寡核苷酸或质粒形成氢键。(3)生物素-亲和素相互作用：使用生物素化的细胞穿透肽（CPP) 与标记有亲和素或链亲和素分子形成复合物。（4）混合类型的相互作用：短的双极性载体肽如Pep-1和MPG分别包裹肽或蛋白质后，介导后者的细胞摄取。Pep-1和MPG与肽之间的相互作用可能有静电作用和疏水相互作用，以及氢键的参与。非共价复合物通过胞浆膜后，在细胞内部解离，释放出物质到达细胞靶位。其他细胞穿透肽（CPP)，如Tat、多聚Arg和转运素衍生肽，也可以通过与蛋白质或寡核苷酸非共价结合，进行入胞转运。
——摘自《细胞穿透肽介导外源物质入胞转运研究进度》
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