Istnieje wiele rodzajów peptydów transbłonowych, a ich klasyfikacja opiera się na właściwościach fizycznych i chemicznych, źródłach, mechanizmach przyjmowania i zastosowaniach biomedycznych.Ze względu na właściwości fizyczne i chemiczne peptydy przenikające przez błonę można podzielić na trzy typy: kationowe, amfifilowe i hydrofobowe.Kationowe i amfifilowe peptydy penetrujące błonę stanowią 85%, podczas gdy hydrofobowe peptydy penetrujące błonę stanowią tylko 15%.
1. Kationowy peptyd penetrujący błonę
Kationowe peptydy transbłonowe składają się z krótkich peptydów bogatych w argininę, lizynę i histydynę, takich jak TAT, Penetratyna, Poliarginina, P22N, DPV3 i DPV6.Wśród nich arginina zawiera guanidynę, która może wiązać się wodorem z ujemnie naładowanymi grupami kwasu fosforowego na błonie komórkowej i pośredniczy w przenikaniu peptydów przezbłonowych do błony pod warunkiem fizjologicznej wartości PH.Badania oligargininy (od 3 R do 12 R) wykazały, że zdolność penetracji błony została osiągnięta dopiero przy ilości argininy wynoszącej zaledwie 8, a zdolność penetracji błony stopniowo wzrastała wraz ze wzrostem ilości argininy.Lizyna, choć kationowa podobnie jak arginina, nie zawiera guanidyny, więc gdy występuje sama, jej skuteczność penetracji błony komórkowej nie jest zbyt wysoka.Futaki i in.(2001) odkryli, że dobry efekt penetracji błony można osiągnąć tylko wtedy, gdy kationowy peptyd penetrujący błonę komórkową zawiera co najmniej 8 dodatnio naładowanych aminokwasów.Chociaż dodatnio naładowane reszty aminokwasowe są niezbędne, aby peptydy penetrujące mogły przeniknąć przez błonę, inne aminokwasy są równie ważne, na przykład gdy W14 mutuje w F, traci się przenikalność Penetratyny.
Szczególną klasą kationowych peptydów przezbłonowych są sekwencje lokalizacji jądrowej (NLS), które składają się z krótkich peptydów bogatych w argininę, lizynę i prolinę i mogą być transportowane do jądra poprzez kompleks porów jądrowych.NLS można dalej podzielić na typy pojedyncze i podwójne, składające się odpowiednio z jednego i dwóch klastrów podstawowych aminokwasów.Na przykład PKKKRKV z małpiego wirusa 40 (SV40) jest NLS o pojedynczym typie, podczas gdy białko jądrowe jest NLS o podwójnym typie.KRPAATKKAGQAKKKL to krótka sekwencja, która może odgrywać rolę w transbłonowym procesie błonowym.Ponieważ większość NLS ma liczbę ładunków mniejszą niż 8, NLS nie są skutecznymi peptydami przezbłonowymi, ale mogą być skutecznymi peptydami przezbłonowymi, gdy są kowalencyjnie połączone z hydrofobowymi sekwencjami peptydowymi, tworząc amfifilowe peptydy przezbłonowe.
2. Amfifilowy peptyd przezbłonowy
Amfifilowe peptydy przezbłonowe składają się z domen hydrofilowych i hydrofobowych, które można podzielić na pierwszorzędowe amfifilowe, wtórne α-helikalne amfifilowe, β-fałdowane amfifilowe i amfifilowe wzbogacone w prolinę.
Amfifilowe peptydy membranowe typu pierwotnego podzielone na dwie kategorie, kategoria z NLS kowalencyjnie połączonymi hydrofobową sekwencją peptydową, taką jak MPG (GLAFLGFLGAAGSTMGAWSQPKKKRKV) i Pep - 1 (KETWWETWWTEWSQPKKRKV). Obie opierają się na sygnale lokalizacji jądrowej PKKKRKV SV40, w którym hydrofobowy domena MPG jest powiązana z sekwencją fuzyjną glikoproteiny 41 HIV (GALFLGFLGAAGSTMG A), a domena hydrofobowa Pep-1 jest powiązana z klastrem bogatym w tryptofan o wysokim powinowactwie błonowym (KETWWET WWTEW).Jednakże domeny hydrofobowe obu są połączone z sygnałem lokalizacji jądrowej PKKKRKV poprzez WSQP.Inną klasę pierwotnych amfifilowych peptydów przezbłonowych wyizolowano z naturalnych białek, takich jak pVEC, ARF(1-22) i BPrPr(1-28).
Drugorzędowe α-helikalne amfifilowe peptydy przezbłonowe wiążą się z błoną poprzez α-helisy, a ich hydrofilowe i hydrofobowe reszty aminokwasowe są zlokalizowane na różnych powierzchniach struktury helikalnej, np. MAP (KLALKLALK ALKAALKLA).W przypadku amfifilowej membrany zużywalnej typu beta peptydowego jej zdolność do tworzenia beta plisowanego arkusza ma kluczowe znaczenie dla jej zdolności penetracji membrany, tak jak w VT5 (DPKGDPKGVTVTVTVTVTGKGDPKPD) w procesie badania zdolności penetracyjnej membrany przy użyciu typu D - analogi mutacji aminokwasów nie mogą tworzyć fragmentów beta, zdolność penetracji błony jest bardzo słaba.W amfifilowych peptydach przezbłonowych wzbogaconych w prolinę poliprolina II (PPII) łatwo tworzy się w czystej wodzie, gdy prolina jest silnie wzbogacona w strukturę polipeptydu.PPII to lewoskrętna helisa z 3,0 resztami aminokwasowymi na obrót, w przeciwieństwie do standardowej prawoskrętnej struktury alfa-helisy z 3,6 resztami aminokwasowymi na obrót.Wzbogacone w prolinę amfifilowe peptydy przezbłonowe obejmowały bydlęcy peptyd przeciwdrobnoustrojowy 7 (Bac7), polipeptyd syntetyczny (PPR) n (n może wynosić 3, 4, 5 i 6) itp.
3. Hydrofobowy peptyd penetrujący błonę
Hydrofobowe peptydy przezbłonowe zawierają jedynie niepolarne reszty aminokwasowe, z ładunkiem netto mniejszym niż 20% całkowitego ładunku sekwencji aminokwasowej lub zawierają ugrupowania hydrofobowe lub grupy chemiczne niezbędne dla transbłonowego.Chociaż te komórkowe peptydy przezbłonowe są często pomijane, istnieją, takie jak czynnik wzrostu fibroblastów (K-FGF) i czynnik wzrostu fibroblastów 12 (F-GF12) z mięsaka Kaposiego.
Czas publikacji: 19 marca 2023 r