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1、转运结构域的研究进展医学分子生物学杂志2004,1(6):351-354JMedMolBiol2004,1(6):351?354转运结构域的研究进展张莉,赵晶,杨安钢,王成济第四军医大学基础部生物化学与分子生物学教研室西安市,710032【摘要】利用非病毒载体转运目的基因时,具有转运结构域的蛋白质或多肽片段可以有效地促进外源效应分子进入细胞浆,发挥其效应.这些转运结构域广泛的存在于毒素蛋白,病毒蛋白,转录因子,同源结构域及合成肽当中.【关键词】转运结构域;非病毒基因转移;转运【中图分类号】Q7sAdvancesin
2、TranslocationDomainZHANGLi,ZHAOJing,YANGAngang,WANGChengjiDepartmentofBiochemistryandMolecularBiology,theFourthMilitaryMedicalUniversity,Xian,710032,China【Abstract】Proteinsorpeptidescontainingtranslocationdomaincanefficientlyimprovethedeliv—eryoftherapeuticmol
3、eculesintocellswhenusingnonviralvectorstodelivergenes.Thesetransloca-tiondomainsexistinbacterialtoxin,viralproteins,transcriptionalfactors,homodomainandsynthet—icpeptides.【Keywords】translocationdomain;nonviralgenetransfer;translocation细胞对核酸和蛋白质大分子的通透性极弱,这些外源物质
4、进入细胞后很快被降解,因此使蛋白质和核酸在治疗领域的应用受到限制.近年来,人们开始寻找一种可以携带外源蛋白或核酸进入胞浆,甚至细胞核的运载体,这些运载体的共同点是具有转运结构域,可以引导效应分子穿越细胞膜性结构,进入细胞浆发挥效应.这些含有转运结构域的运载体被称为转运肽(translocatingpeptide)或细胞穿梭肽(cellpenetratingpeptide,CPP).1来源及分类1.1毒素蛋白许多细菌毒素和植物毒素都具有转运结构域,它们的作用是使内化人细胞的毒素蛋白从内吞体中游离进入胞浆,从而由催化结
5、构域发挥其细胞毒作用.否则,蛋白质分子将会滞留在内吞体中,被内资助项目:作者简介:通讯作者:国家自然科学基金(No.30370314);全军医药卫生科研基金重点项目(N0.01Z090)张莉,女,1978年生,硕士研究生杨安钢(电话:029-83374528;Email:agyang@fmmu.edu.1211)吞体中的溶酶体所降解.绿脓杆菌外毒素(Pseudomonasexotoxin,PE)的第Ⅱ结构域(253～364氨基酸)由6个d.螺旋构成,具有转运功能.在内吞体的酸性环境下,Furin蛋白酶催化该转运结构
6、域中Arg279_Gly.肽键断裂,生成两个由Cys.Cys船二硫键连接的大小不同的亚基,内吞体中的蛋白质二硫键异构酶(proteindisulfideisomerase,PDI)攻击二硫键,二硫键断裂后释放催化结构域进入胞浆J.进一步研究发现,转运结构域的B,C,D(280～338氨基酸)螺旋是转运结构域的中心功能区,是PE分子的主要转运功能基团,而A,E的作用不是很重要,F螺旋对于转运功能是起抑制作用的,因为在去除F螺旋后整个分子的转运效率提高60%_2].白喉毒素(Diphtheriatoxin,DT)是由感
7、染B噬菌体基因组的白喉杆菌所产生的,分子量为54.8ku的外毒素.完整的DT无毒性,与细胞表面的受体结合后,经过胞吞作用内化人细胞形成内吞体,在胰蛋白酶的作用下裂解为由两个二硫键相连的A和B片段,A片段具有核糖体依赖的酶活?352?张莉等.转运结构域的研究进展性,B片段由受体结合区和转运区组成.DT在内吞小泡的酸性环境中构象发生改变,转运区插入内吞体膜中,随后二硫键断裂,释放酶活性区域进入胞浆,抑制蛋白合成.对DT晶体结构的研究发现,其转运区是由l0个0【螺旋组成的,在pH较低的情况下,跨膜区可以在膜性结构上形成选
8、择性离子通道.与PE不同,白喉毒素的转运是依赖内吞体与胞浆之间的pH梯度而实现的,不需要ATP供能.此外,对蓖麻毒素,霍乱毒素,志贺毒素,破伤风毒素,炭疽毒素,肉毒毒素,大肠杆菌不耐热毒素,耶尔森毒素,李斯特毒素,百日咳腺苷酸环化酶毒素的转运结构域也有较多的研究.1.2病毒蛋白许多病毒通过病毒外壳与细胞膜融合后经过内吞作用进入细胞,而并非直接进入胞浆,比如腺
