富含精氨酸的细胞穿透肽内化的机制
时间：2022-09-09 16:20:04 来源：千叶帆 本文已影响人
[摘 要]随着CPPss（细胞渗透肽）的多功能性和使用其作为细胞内递送载体被广泛接受，细胞吸收机制即使CPPs能够有效的内化成为人们关注的焦点。有证据表明，大饱饮作用在细胞吸收这些肽得过程中起很大的作用。我们最近发现，含有丰富Arg的多肽处理细胞会激活Rac蛋白，从而导致F-actin（丝状肌动蛋白）组织和大胞饮。我们还发现，与膜相关的蛋白聚糖的缺失可导致阻碍这种信号通路，这表明膜相关的蛋白聚糖可能作为诱导大胞饮作用使细胞吸收富含Arg肽的潜在受体。然而，当在低温或低胆固醇的情况下，大胞饮途径被抑制时，这些Arg 肽可以被其他机制内化，其中一种似乎是让这个肽直接转位通过细胞膜。本文综述了含丰富Arg多肽的内吞作用和非内吞作用方面的理论。
[关键词]细胞渗透肽（CPPs）；富含Arg的肽；内吞作用；大胞饮
中图分类号：J51-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）13-0363-01
引言
目前，使用CPPss（细胞渗透肽）的细胞内传递已经成为药物传递的一个主要主题，因为人们发现各种各样的生物活性分子，包括蛋白质、寡核酸、药物和脂质体，这些都已经被CPPss传递到细胞中。这种递送药物的机制具有治疗和诊断应用的潜力，因此吸引人们广泛的关注。人们普遍认为CPPss有相似的内化方法。然而，经研究发现具有不同肽序列和物理化学性质的CPPss也有可能具有不同的内化方法。最常用的一种CPPss是一种源自HIV-1 Tatp的基本肽。这种肽富含精氨酸残基有6个精氨酸残基和2个赖氨酸残基。研究表明，精氨酸残基在内化过程中起着至关重要的作用3-6。据报道，含有胍基诺的肽类或非肽分子也被认为是细胞内传递载[1]。
经研究表明，大胞饮可能是细胞吸收富含Arg肽的主要途径，细胞膜上的膜相关蛋白聚糖在吸收和大胞饮方面有很重要的作用。然而，富含Arg的肽和其他CPPss的内化机制仍然存在争议。在此综述中，我们对含Arg丰富多肽的细胞吸收机制的研究现状进行了综述。
一、大胞饮吸收富含Arg肽和他们的配体
网格蛋白介导内吞作用是最具特征的内吞作用途径之一，首先是细胞膜上面特定的受体将配体吸收到细胞中在细胞膜上形成网格蛋白小窝[2]。大胞饮包含肌动蛋白驱使细胞膜突出最终导致了细胞流动性增加，随后，彼此之间与细胞膜的融合，将细胞外的液体输送到细胞中作为大饱饮的内容物。几种抑制剂对网格蛋白介导的内吞作用对含丰富Arg多肽的细胞吸收没有显著影响，包括Tatp、Tatp融合蛋白和精氨酸修饰脂质体。然而，我们观察到在有大胞饮的抑制剂存在的情况下，细胞的吸收显著减少，例如，阿非林和EIPA 。因此，在某些细胞中，大胞饮可能是细胞吸收富含Arg多肽和更大的CPPs结合配体的主要途径之一。我们还发现，在用多聚精氨酸肽处理的细胞中观察到对F-actin（丝状肌动蛋白）组织的诱导作用。众所周知，Rac参与了F-actin的组织的形成，特别是在诱导产生伪足的过程中。我们最近发现，Rac1是由富含精氨酸肽激活的。这表明细胞信号可能被富含Arg肽激活诱导f-actin组织形成和大胞饮作用[3]。这意味着，细胞膜受体的存在导致了这种信号通路的激活。此外，像HSPG这样的膜相关蛋白聚糖的在cell吸收富含Arg肽重要性已经被报道，在培养基中存在HSPG或肝素，或去除细胞表面的蛋白聚糖，观察到在细胞中对富含Arg的肽的吸收大大减少[4]。所以证明了膜相关的蛋白聚糖在诱导F-actin组织和巨胞细胞增多方面也起着至关重要的作用。因此，膜相关蛋白聚糖是肌动蛋白组织和大胞饮不可或缺的组成部分。这些蛋白聚糖可能作為诱导F-actin组织和大胞饮的主要受体。
如果大饱饮是一种主要的含丰富多肽的吸收机制，那么这些肽还必须进入细胞质才能发挥其生理功能。目前还不清楚大胞饮体排出的具体机制。一种可能的解释是，高浓度阳离子化的富含精氨酸的肽可能会破坏大胞饮体的细胞膜，这可能会导致肽的泄露进入细胞质。或者，疏水的两性阴离子分子可以帮助将富含Arg的肽转位进入细胞质。另一种可能是细胞膜上的两性阴离子的络合物可能有助于中和富含Arg的肽的正电荷，并增加复合物的净疏水性，从而使复合物通过膜的易位[5]。因此膜电位可以成为内化的驱动力。
二、富含Arg肽的非胞饮的内化途径
尽管内吞作用（包括大胞饮）已被广泛接受为细胞吸收富含Arg的多肽的途径，但有大量的证据表明，有一种可替代的内化机制，使其能够以一种能量无关的方式，以一种非内吞的方式，直接转位进入到细胞膜内。比如，当HeLa细胞在37℃的时候使用r8肽处理时，在细胞中主要观察到核内体的斑点信号。然而，在4℃的处理时，观察到明显的细胞质和核标记信号被发现，尽管与37℃的信号相比，信号强度降低了。这表明即使是在4℃R8肽可以直接转位进入细胞膜中。
在非附着性白血病KG1a细胞系中也观察到4℃和37℃的不同吸收方法的存在。与HeLa细胞相似，点状肽标签主要是在37摄氏度时被显著地观察到，细胞是用2um R 8肽来孵育的，这与在4℃中观察到的弥散性细胞索状染色形成了鲜明的对比[6]。Facs分析对R 8肽在4℃上处理细胞产生了两个荧光的峰值，这表明两组细胞存在着不同程度的细胞荧光。高峰的荧光强度不受胰蛋白酶治疗或细胞肝素洗的影响，而较低的峰值则观察到下降的影响，而这种下降的程度取决于肽浓度。这表明，显示较高细胞荧光的峰值代表了细胞内化了多肽和低峰代表具有表面吸附肽的细胞，这些肽没有被内化。在37摄氏度的细胞索状标记的范围被发现是由于肽浓度的小幅增加而显著增加的，这表明有一个内吞作用的阈值，当超过时，会导致直接穿过细胞膜转位[7]。这些结果表明，当endocytic途径（包括大红细胞增多症）被暂停时。通过降低胆固醇或降低胆固醇，富含精氨酸的肽可以通过直接膜易位进入细胞质内部。
结论
在通常条件下，细胞会通过内吞作用途径吸收富含精氨酸的多肽和它们的配体。大饱饮或者大饱饮类似的途径也能吸收。用含有丰富Arg的肽处理细胞可以激活细胞内的信号，包括激活rac蛋白，从而导致F-actin组织形成和大胞饮。对于细胞内信号的激活，与膜相关的蛋白聚糖起着至关重要的作用，它们可以作为富含Arg的多肽的主要受体。虽然已经重要参与内吞作用已经被建立，但这些肽的内化在4℃也能观察到，在这里，内吞作用途径将无法发挥作用。因此，富含精氨酸的多肽的内化机制高度依赖于孵育条件。
参考文献
[1]Wadia J S ， Dowdy S F . Transmembrane delivery of protein and peptide drugs by TAT-mediated transduction in the treatment of cancer.[J]. Adv Drug Deliv Rev， 2005， 57（4）：579-596.
[2]Sehgal P B ， Shah M . Raft-STAT Signaling and Transcytoplasmic Trafficking[M]// Signal Transducers and Activators of Transcription （STATs）. Springer Netherlands， 2003. 相关热词搜索：内化，富含，穿透，细胞，机制，
