Υπάρχουν πολλά είδη διαμεμβρανικών πεπτιδίων και η ταξινόμηση τους βασίζεται σε φυσικές και χημικές ιδιότητες, πηγές, μηχανισμούς κατάποσης και βιοϊατρικές εφαρμογές.Σύμφωνα με τις φυσικές και χημικές τους ιδιότητες, τα πεπτίδια που διεισδύουν στη μεμβράνη μπορούν να χωριστούν σε τρεις τύπους: κατιονικά, αμφίφιλα και υδρόφοβα.Τα κατιονικά και αμφίφιλα πεπτίδια που διεισδύουν στη μεμβράνη αντιπροσωπεύουν το 85%, ενώ τα υδρόφοβα πεπτίδια που διεισδύουν στη μεμβράνη αντιπροσωπεύουν μόνο το 15%.
1. Κατιονικό πεπτίδιο που διεισδύει στη μεμβράνη
Τα κατιονικά διαμεμβρανικά πεπτίδια αποτελούνται από βραχέα πεπτίδια πλούσια σε αργινίνη, λυσίνη και ιστιδίνη, όπως TAT, Penetratin, Polyarginine, P22N, DPV3 και DPV6.Μεταξύ αυτών, η αργινίνη περιέχει γουανιδίνη, η οποία μπορεί να συνδεθεί με δεσμούς υδρογόνου με αρνητικά φορτισμένες ομάδες φωσφορικού οξέος στην κυτταρική μεμβράνη και να μεσολαβήσει διαμεμβρανικά πεπτίδια στη μεμβράνη υπό την προϋπόθεση της φυσιολογικής τιμής PH.Μελέτες της ολιγαργινίνης (από 3 R έως 12 R) έδειξαν ότι η ικανότητα διείσδυσης στη μεμβράνη επιτεύχθηκε μόνο όταν η ποσότητα αργινίνης ήταν τόσο χαμηλή όσο 8 και η ικανότητα διείσδυσης στη μεμβράνη αυξήθηκε σταδιακά με την αύξηση της ποσότητας αργινίνης.Η λυσίνη, αν και κατιονική όπως η αργινίνη, δεν περιέχει γουανιδίνη, επομένως όταν υπάρχει μόνη της, η αποτελεσματικότητά της διείσδυσης στη μεμβράνη δεν είναι πολύ υψηλή.Futaki et al.(2001) διαπίστωσε ότι το καλό αποτέλεσμα διείσδυσης στη μεμβράνη μπορούσε να επιτευχθεί μόνο όταν το πεπτίδιο που διεισδύει στη μεμβράνη των κατιονικών κυττάρων περιείχε τουλάχιστον 8 θετικά φορτισμένα αμινοξέα.Αν και τα θετικά φορτισμένα υπολείμματα αμινοξέων είναι απαραίτητα για τα διεισδυτικά πεπτίδια να διεισδύσουν στη μεμβράνη, άλλα αμινοξέα είναι εξίσου σημαντικά, όπως όταν το W14 μεταλλάσσεται σε F, η διεισδυτικότητα της Penetratin χάνεται.
Μια ειδική κατηγορία κατιονικών διαμεμβρανικών πεπτιδίων είναι οι αλληλουχίες πυρηνικού εντοπισμού (NLSs), οι οποίες αποτελούνται από βραχέα πεπτίδια πλούσια σε αργινίνη, λυσίνη και προλίνη και μπορούν να μεταφερθούν στον πυρήνα μέσω του συμπλέγματος πυρηνικών πόρων.Τα NLS μπορούν περαιτέρω να χωριστούν σε απλή και διπλή τυποποίηση, που αποτελούνται από μία και δύο ομάδες βασικών αμινοξέων, αντίστοιχα.Για παράδειγμα, το PKKKRKV από τον ιό πιθήκου 40 (SV40) είναι ένα NLS απλού τύπου, ενώ η πυρηνική πρωτεΐνη είναι ένα NLS διπλού τύπου.Το KRPAATKKAGQAKKKL είναι η σύντομη αλληλουχία που μπορεί να παίξει ρόλο στη διαμεμβρανική διαμεμβράνη.Επειδή τα περισσότερα NLS έχουν αριθμούς φορτίου μικρότερους από 8, τα NLS δεν είναι αποτελεσματικά διαμεμβρανικά πεπτίδια, αλλά μπορούν να είναι αποτελεσματικά διαμεμβρανικά πεπτίδια όταν συνδέονται ομοιοπολικά με υδρόφοβες πεπτιδικές αλληλουχίες για να σχηματίσουν αμφίφιλα διαμεμβρανικά πεπτίδια.
2. Αμφιφιλικό διαμεμβρανικό πεπτίδιο
Τα αμφίφιλα διαμεμβρανικά πεπτίδια αποτελούνται από υδρόφιλες και υδρόφοβες περιοχές, οι οποίες μπορούν να διαιρεθούν σε πρωτογενή αμφίφιλα, δευτερεύοντα α-έλικα αμφίφιλα, β-αναδιπλούμενα αμφίφιλα και εμπλουτισμένα σε προλίνη αμφίφιλα.
Πεπτίδια μεμβράνης αμφίφιλης φθοράς πρωτογενούς τύπου σε δύο κατηγορίες, κατηγορία με NLSs ομοιοπολικά συνδεδεμένα με υδρόφοβη πεπτιδική αλληλουχία, όπως MPG (GLAFLGFLGAAGSTMGAWSQPKKKRKV) και Pep - 1 (KETWWETWWTEWTEWSQPKKKRKV), και τα δύο βασίζονται στο σήμα της πυρηνικής υδρόφοβης υδρόφοβης, και τα δύο στο SPKV0KV. Η περιοχή της MPG σχετίζεται με την αλληλουχία σύντηξης της γλυκοπρωτεΐνης 41 HIV (GALFLGFLGAAGSTMG A) και η υδρόφοβη περιοχή της Pep-1 σχετίζεται με το πλούσιο σε τρυπτοφάνη σύμπλεγμα με υψηλή συγγένεια μεμβράνης (KETWWET WWTEW).Ωστόσο, οι υδρόφοβοι τομείς και των δύο συνδέονται με το σήμα πυρηνικού εντοπισμού PKKKRKV μέσω του WSQP.Μια άλλη κατηγορία πρωτογενών αμφίφιλων διαμεμβρανικών πεπτιδίων απομονώθηκε από φυσικές πρωτεΐνες, όπως pVEC, ARF(1-22) και BPrPr(1-28).
Τα δευτερεύοντα α-έλικα αμφίφιλα διαμεμβρανικά πεπτίδια συνδέονται στη μεμβράνη μέσω α-έλικων και τα υδρόφιλα και υδρόφοβα υπολείμματα αμινοξέων τους βρίσκονται σε διαφορετικές επιφάνειες της ελικοειδούς δομής, όπως το MAP (KLALKLALK ALKAALKLA).Για την αμφιφιλική μεμβράνη φθοράς αναδιπλούμενου τύπου βήτα πεπτιδίου, η ικανότητά της να σχηματίζει ένα βήτα πτυχωμένο φύλλο είναι ζωτικής σημασίας για την ικανότητα διείσδυσής του στη μεμβράνη, όπως στο VT5 (DPKGDPKGVTVTVTVTVTGKGDPKPD) στη διαδικασία έρευνας της ικανότητας διείσδυσης της μεμβράνης, χρησιμοποιώντας τον τύπο D - Τα ανάλογα μετάλλαξης αμινοξέων δεν μπορούσαν να σχηματίσουν βήτα διπλωμένο κομμάτι, η ικανότητα διείσδυσης της μεμβράνης είναι πολύ κακή.Σε εμπλουτισμένα με προλίνη αμφίφιλα διαμεμβρανικά πεπτίδια, η πολυπρολίνη II (PPII) σχηματίζεται εύκολα σε καθαρό νερό όταν η προλίνη είναι πολύ εμπλουτισμένη στη δομή του πολυπεπτιδίου.Το PPII είναι μια αριστερόστροφη έλικα με 3,0 υπολείμματα αμινοξέων ανά στροφή, σε αντίθεση με την τυπική δομή άλφα-έλικας δεξιόστροφης με 3,6 υπολείμματα αμινοξέων ανά στροφή.Τα εμπλουτισμένα με προλίνη αμφίφιλα διαμεμβρανικά πεπτίδια περιελάμβαναν το βόειο αντιμικροβιακό πεπτίδιο 7(Bac7), το συνθετικό πολυπεπτίδιο (PPR)n(n μπορεί να είναι 3, 4, 5 και 6), κ.λπ.
3. Υδροφοβικό πεπτίδιο που διεισδύει στη μεμβράνη
Τα υδρόφοβα διαμεμβρανικά πεπτίδια περιέχουν μόνο μη πολικά υπολείμματα αμινοξέων, με καθαρό φορτίο μικρότερο από το 20% του συνολικού φορτίου της αλληλουχίας αμινοξέων ή περιέχουν υδρόφοβα τμήματα ή χημικές ομάδες που είναι απαραίτητες για τη διαμεμβράνη.Αν και αυτά τα κυτταρικά διαμεμβρανικά πεπτίδια συχνά παραβλέπονται, υπάρχουν, όπως ο αυξητικός παράγοντας ινοβλαστών (K-FGF) και ο αυξητικός παράγοντας ινοβλαστών 12 (F-GF12) από το σάρκωμα Kaposi.
Ώρα δημοσίευσης: Μαρ-19-2023