蛋白質轉導(protein transduction)指的是以蛋白質為載體(carrier 或vector),傳送有生物活性的蛋白質進人哺乳動物細胞。
多年來,多肽藥物和治療性蛋白的開發、套用常受細胞選擇性和通透性的限制,為了克服此類障礙採用了微注射、脂質體介導、細胞表面受體介導、細菌毒素處理、scrape loeding、electroporation 等技術,但有的引起對細胞的傷害,有的有副作用,有的效果不明顯未能解決問題。近年來科學家又發現了蛋白質轉導現象,試圖開發蛋白質轉導技術。此研究無論在理論上和潛在套用前景方面均具較大意義。
Vives等證明HIV-Ⅰ 的TAT蛋白質轉導的結構域(poteinTransrduetindomain,PTD是在第48~60段胺基酸序列(GRKRRQRRPPQ),其特點是富含ArgR)和Lys(K)。此後,人們合成了一系列高含A和Lys的人工多肽,檢測其穿膜能力和轉導能力。
Lee等指出:PTD中採用DArg比LArg轉導效率高百倍,且發現Arg的數目為9,轉導效率最高。Shiroh等(2003)報導在合成只含Arg的多肽中,Arg數目為4的多肽未見進人細胞,R6和R8肽則表現有轉導作用,但隨肽鏈增長對細胞轉導能力反而又有下降。
有關果蠅觸角足同源異型蛋白的第三螺旋結構域,也已查明為RQIKIWFQNRRMKWKK。此類多肽有一雙親結構,鹼性胺基酸殘基能與DNA作用,另有疏水胺基酸殘基部分更便於穿透細胞膜。這類結構域還能將DNA帶進細胞。
Horris等(2001)提出了蛋白質轉導的新策略,他們設計一個短的兩性多肽載體pep-1,它能高效地把不同的多肽和蛋白質轉導進許多細胞,且能保持這些蛋白質的活性,不需要化學共價連線和變性。pep1共有21個胺基酸殘基,包括3個結構域:1.疏水的富含色氨酸的基序(moi)有5個色氨酸殘基;2.親水的富含賴氨酸的基序,來源於SV4OT抗原的核定位信號序列;3.空間結構域,使以上兩個結構城分隔開,此結構域含一個脯氨酸。pep1多肽載體在標準細胞培養條件下,在不到10min內能定位於細胞核中,這些細胞有人類HS68、鼠NIH3T3成纖維細胞或COS細胞。所攜帶的蛋白質包括:來自人類Cdc25c二重特異磷酸酶的51-mer多肽(pep-A)和來自HIV1反轉錄酶的32-mer多肽(pepB);還有30kD的綠色螢光蛋白和119kD的Falactosdspep-l與被攜帶膚或強白質之間並非共價結合而是一種疏水相互作用。實驗結果相反,如果按pep表明:螢光標記的pepA和pepB都不能自己獨立進人細胞。1/pepA混合比例為20:1,則pepA能有90%以上進人細胞並定位於細胞核中,同樣,pepl也促進pepB進人細胞。pepB由於缺乏核定位序列,故定位於胞質中。結果顯示pep-1能有效地轉導較長的多肽且不影響它們的定位。當ipep1/被攜帶的多肽之比為20:1混合時轉導速率最大。如果pep-1/多肽低於5:1則觀察不到轉導作用。若大於30 :1轉導效率也顯著下降。