Strukturelle egenskaber og klassificering af transmembrane peptider

Der er mange slags transmembrane peptider, og deres klassificering er baseret på fysiske og kemiske egenskaber, kilder, indtagelsesmekanismer og biomedicinske anvendelser. I henhold til deres fysiske og kemiske egenskaber kan membrantrængende peptider opdeles i tre typer: kationiske, amfifile og hydrofobe. Kationiske og amfifile membrantrængende peptider tegner sig for 85%, mens hydrofobe membrantrængende peptider kun tegner sig for 15%.

1. kationisk membran penetrerende peptid

Kationiske transmembranpeptider er sammensat af korte peptider rig på arginin, lysin og histidin, såsom Tat, penetratin, polyarginin, p22N, DPV3 og DPV6. Blandt dem indeholder arginin guanidin, som kan hydrogenbinding med negativt ladede phosphorsyregrupper på cellemembranen og medierer transmembrane peptider i membranen under betingelse af fysiologisk pH -værdi. Undersøgelser af oligarginin (fra 3 R til 12 R) viste, at membranpenetrationsevnen kun blev opnået, når mængden af ​​arginin var så lav som 8, og membranpenetrationsevnen steg gradvist med stigningen i mængden af ​​arginin. Lysin, selvom kationisk som arginin, ikke indeholder guanidin, så når den eksisterer alene, er dens membranpenetrationseffektivitet ikke særlig høj. Futaki et al. (2001) fandt, at god membranindtrængningseffekt kun kunne opnås, når den kationiske cellemembrantrængende peptid indeholdt mindst 8 positivt ladede aminosyrer. Selvom positivt ladede aminosyrerester er vigtige for penetrerende peptider at trænge ind i membranen, er andre aminosyrer lige så vigtige, såsom når W14 muterer til F, går penetrabiliteten af ​​penetratin tabt.

En speciel klasse af kationiske transmembrane peptider er nukleare lokaliseringssekvenser (NLSS), der består af korte peptider rig på arginin, lysin og prolin og kan transporteres til kernen gennem det nukleare porekompleks. NLSS kan yderligere opdeles i enkelt- og dobbelttypning, der består af en og to klynger af basale aminosyrer. F.eks. Er PKKKRKV fra Simian Virus 40 (SV40) en enkelt typning NLS, mens nuklear protein er en dobbelttype NLS. KRPAATKKAGQAKKK er den korte sekvens, der kan spille en rolle i membrantransmembran. Da de fleste NLS'er har ladningstal mindre end 8, er NLSS ikke effektive transmembrane peptider, men de kan være effektive transmembrane peptider, når de kovalent er knyttet til hydrofobe peptidsekvenser til dannelse af amfifile transmembrane peptider.

2. amfifil transmembranpeptid

Amfifile transmembranpeptider består af hydrofile og hydrofobe domæner, som kan opdeles i primær amfifile, sekundære a-heliske amfifile, ß-foldede amfifile og prolinberige amfifile.

Amfifile slidmembranpeptider med primær type i to kategorier, kategori med NLSS kovalent forbundet med hydrofob peptidsekvens, såsom MPG (GlaflgflgaagstmgawsqpkKKKV) og PEP - 1 (KetwwwwTewsqpkKKKKV), begge er baseret på kernen lokaliseringssignal SV40, hvor det hydrofobe domæne af MPG er relateret til fusionssekvensen af ​​HIV-glycoprotein 41 (galflgflgaagstmg A), og det hydrofobe domæne af PEP-1 er relateret til den tryptophan-rige klynge med høj membranaffinitet (KETWWET WWTew). Imidlertid er de hydrofobe domæner af begge forbundet med nuklear lokaliseringssignal PKKKRKV gennem WSQP. En anden klasse af primære amfifile transmembrane peptider blev isoleret fra naturlige proteiner, såsom PVEC, ARF (1-22) og BPR (1-28).

De sekundære a-heliske amfifile transmembrane peptider binder til membranen via a-helikser, og deres hydrofile og hydrofobe aminosyrerester er placeret på forskellige overflader af den spiralformede struktur, såsom MAP (KlalkLalkalkaalkla). For beta -peptidfoldningstype amfifil slidmembran, er dens evne til at danne et beta -plovet ark afgørende for dens penetrationsevne af membranen, såsom i VT5 (dpkgdpkgvtvtvtvtgkgdpkpd) i processen med at undersøge penetrationsevnen i membranen ved anvendelse af typen d -amino syre -analoge -formular ikke kan undersøge, at penetrationsevnen i membranen ved hjælp af typen d -amino syre mumering analyGUes formular ikke kan gennemtrænges af penetrationsevnen i membranen Stykke, membranens penetrationsevne er meget dårlig. I prolinberiget amfifile transmembrane peptider dannes polyprolin II (PPII) let i rent vand, når prolin er meget beriget i polypeptidstrukturen. PPII er en venstrehåndet helix med 3,0 aminosyrerester pr. Tur i modsætning til den standard højrehåndede alfa-helix-struktur med 3,6 aminosyrerester pr. Prolinberigede amfifile transmembranpeptider inkluderede bovint antimikrobielt peptid 7 (BAC7), syntetisk polypeptid (PPR) N (N kan være 3, 4, 5 og 6) osv.

3. hydrofob membran penetrerende peptid

Hydrofobe transmembranpeptider indeholder kun ikke-polære aminosyrerester med en nettoafgift på mindre end 20% af den samlede ladning af aminosyresekvensen eller indeholder hydrofobe dele eller kemiske grupper, der er essentielle for transmembrane. Selvom disse cellulære transmembrane peptider ofte overses, findes de, såsom fibroblastvækstfaktor (K-FGF) og fibroblastvækstfaktor 12 (F-GF12) fra Kaposis sarkom.