Существует много видов трансмембранных пептидов, и их классификация основана на физических и химических свойствах, источниках, механизмах приема и биомедицинских применениях.По своим физико-химическим свойствам мембранопроникающие пептиды можно разделить на три типа: катионные, амфифильные и гидрофобные.Катионные и амфифильные пептиды, проникающие через мембрану, составляют 85%, тогда как гидрофобные пептиды, проникающие через мембрану, составляют только 15%.
1. Катионный мембранопроникающий пептид.
Катионные трансмембранные пептиды состоят из коротких пептидов, богатых аргинином, лизином и гистидином, таких как ТАТ, пенетратин, полиаргинин, P22N, DPV3 и DPV6.Среди них аргинин содержит гуанидин, который может образовывать водородные связи с отрицательно заряженными группами фосфорной кислоты на клеточной мембране и переносить трансмембранные пептиды в мембрану при условии физиологического значения pH.Исследования олигаргинина (от 3 R до 12 R) показали, что способность к проникновению через мембрану достигается только тогда, когда количество аргинина составляет всего 8, а способность к проникновению через мембрану постепенно увеличивается с увеличением количества аргинина.Лизин, хотя и катионен, как и аргинин, не содержит гуанидина, поэтому, когда он существует отдельно, его эффективность проникновения через мембрану не очень высока.Футаки и др.(2001) обнаружили, что хороший эффект проникновения через мембрану может быть достигнут только в том случае, если катионный пептид, проникающий через клеточную мембрану, содержит по меньшей мере 8 положительно заряженных аминокислот.Хотя положительно заряженные аминокислотные остатки необходимы для проникновения пептидов через мембрану, другие аминокислоты не менее важны, например, когда W14 мутирует в F, проницаемость пенетратина теряется.
Особым классом катионных трансмембранных пептидов являются последовательности ядерной локализации (NLS), которые состоят из коротких пептидов, богатых аргинином, лизином и пролином, и могут транспортироваться в ядро через комплекс ядерных пор.NLS можно разделить на одиночные и двойные типизированные, состоящие из одного и двух кластеров основных аминокислот соответственно.Например, PKKKRKV из обезьяньего вируса 40 (SV40) представляет собой NLS с одним типом, тогда как ядерный белок представляет собой NLS с двойным типом.KRPAATKKAGQAKKKL — это короткая последовательность, которая может играть роль в трансмембранной мембране.Поскольку большинство NLS имеют число зарядов менее 8, NLS не являются эффективными трансмембранными пептидами, но они могут быть эффективными трансмембранными пептидами, когда ковалентно связаны с гидрофобными пептидными последовательностями с образованием амфифильных трансмембранных пептидов.
2. Амфифильный трансмембранный пептид.
Амфифильные трансмембранные пептиды состоят из гидрофильных и гидрофобных доменов, которые можно разделить на первичные амфифильные, вторичные α-спиральные амфифильные, β-складывающиеся амфифильные и обогащенные пролином амфифильные.
Амфифильные пептиды мембраны износа первичного типа разделены на две категории, категория с NLS, ковалентно связанными гидрофобной пептидной последовательностью, такие как MPG (GLAFLGFLGAAGSTMGAWSQPKKKRKV) и Pep-1 (KETWWETWWTEWSQPKKRKV). Оба основаны на сигнале ядерной локализации PKKKRKV SV40, в котором гидрофобный Домен MPG связан со слитой последовательностью гликопротеина 41 ВИЧ (GALFLGFLGAAGSTMG A), а гидрофобный домен Pep-1 связан с богатым триптофаном кластером с высоким сродством к мембране (KETWWET WWTEW).Однако гидрофобные домены обоих связаны с сигналом ядерной локализации PKKKRKV через WSQP.Другой класс первичных амфифильных трансмембранных пептидов был выделен из природных белков, таких как pVEC, ARF(1-22) и BPrPr(1-28).
Вторичные α-спиральные амфифильные трансмембранные пептиды связываются с мембраной посредством α-спиралей, а их гидрофильные и гидрофобные аминокислотные остатки расположены на разных поверхностях спиральной структуры, например MAP (KLALKLALK ALKAALKLA).Для амфифильной износостойкой мембраны бета-пептидного складчатого типа ее способность образовывать бета-складчатый лист имеет решающее значение для ее способности проникать в мембрану, например, в VT5 (DPKGDPKGVTVTVTVTVTGKGDPKPD) в процессе исследования проникающей способности мембраны с использованием типа D. - аналоги аминокислотных мутаций не могут образовывать бета-складчатый фрагмент, проникающая способность мембраны очень плохая.В амфифильных трансмембранных пептидах, обогащенных пролином, полипролин II (PPII) легко образуется в чистой воде, когда пролин сильно обогащен структурой полипептида.PPII представляет собой левую спираль с 3,0 аминокислотными остатками на виток, в отличие от стандартной правосторонней структуры альфа-спирали с 3,6 аминокислотными остатками на виток.Обогащенные пролином амфифильные трансмембранные пептиды включали бычий антимикробный пептид 7(Bac7), синтетический полипептид (PPR)n (n может быть 3, 4, 5 и 6) и т.д.
3. Гидрофобный мембранопроникающий пептид.
Гидрофобные трансмембранные пептиды содержат только неполярные аминокислотные остатки с суммарным зарядом менее 20% от общего заряда аминокислотной последовательности или содержат гидрофобные фрагменты или химические группы, которые необходимы для трансмембранного действия.Хотя эти клеточные трансмембранные пептиды часто упускаются из виду, они существуют, например, фактор роста фибробластов (K-FGF) и фактор роста фибробластов 12 (F-GF12) из саркомы Капоши.
Время публикации: 19 марта 2023 г.