CPPs 这些神奇的肽类,如何实现高效的细胞内部运输?

多肽穿透肽(CPPs)被广泛认为是细胞内输送和分子转运的关键工具。这些短肽不仅可以促进纳米大小微粒的胞内导入,还能传递小分子化合物,甚至是大段的DNA碎片。 CPPs通常通过与其运送的“货物”之间的共价键或非共价互动来实现其运输功能。

CPPs以不同的大小、氨基酸序列和电荷设计,但所有的CPPs都能够穿透细胞膜并促进各种分子货物向细胞质或细胞器的输送。

CPPs的工作机制

目前对CPPs的主要应用限于医学和研究领域,然而,CPPs的细胞特异性不足以及对其摄取模式了解不足限制了其发展。现有的其他递送机制还包括CellSqueeze和电穿孔技术。

直接穿透

早期研究表明,多阳离子CPP通过细胞膜的转运是一种不依赖于能量的过程,这一过程可以在4 °C下进行。研究者们提出了多种模型以澄清这一生物物理过程。虽然有研究表明,CPP在某些系统中的直接作用可能改变了膜的物理性质,但这些观察结果促使学者们重新评估CPP的进口机制。

CPP促进膜结构的瞬时波动,可能是众多膜蛋白功能的核心。

内吞作用转运

内吞作用是细胞吞噬外部物质的过程,这一过程中细胞膜向内折叠以将物质带入细胞。许多研究表明,CPPs的内化可以通过不同的内吞途径发生,其中TAT色氨酸的内化就涉及这一过程。

瞬时结构转运

第三种转运机制基于倒置微胞的形成。这一模型指出,当CPP与带有负电荷的磷脂结合时,倒置微胞结构可以在膜内部形成,这提供了良好的水合环境。

CPPs的应用领域

随着对CPPs机制的深入了解,这些肽类的应用在各种研究和医疗领域中显得日益重要。例如,CPPs被用于核酸递送、蛋白质递送,以及作为对比剂的运输媒介。

核酸递送

核酸基础的大分子,如siRNA和反义寡核苷酸,具有调控基因表达的潜力。然而,由于其高分子量和负电荷,这些分子的内化效率相对较低。最近,采用CPP与核酸的联合策略表现出了良好的递送效果。

蛋白质递送

由于传统的递送方法效率不高,发展基于CPP的蛋白质递送显得尤为关键。研究表明,CPP即使在大分子范围内也能有效递送多种蛋白质,显示出其在生物医学中的应用潜力。

研究者的实验证实,TAT融合蛋白能快速地进入细胞并调控细胞内的生物功能。

对比剂运输

CPPs在癌症诊断中也扮演了重要角色,它们作为对比剂的运输者能够标记肿瘤细胞。多数基于TAT的衍生物已被用于这项研究中,展现出良好的代谢稳定性与细胞内消失特性。

随着对CPPs的持续研究,这些小肽如何应用于未来的生物医疗技术中,将会引发更多的思考与探索?

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