Існує багато видів трансмембранних пептидів, і їх класифікація базується на фізичних і хімічних властивостях, джерелах, механізмах прийому всередину та біомедичному застосуванні.За фізико-хімічними властивостями мембранопроникаючі пептиди можна розділити на три типи: катіонні, амфіфільні та гідрофобні.Катіонні та амфіфільні мембрано-проникаючі пептиди становлять 85%, а гідрофобні мембрано-проникаючі пептиди – лише 15%.
1. Катіонний мембранний пептид
Катіонні трансмембранні пептиди складаються з коротких пептидів, багатих на аргінін, лізин і гістидин, таких як ТАТ, пенетратин, поліаргінін, P22N, DPV3 і DPV6.Серед них аргінін містить гуанідин, який може утворювати водневі зв’язки з негативно зарядженими групами фосфорної кислоти на клітинній мембрані та передавати трансмембранні пептиди в мембрану за умови фізіологічного значення PH.Дослідження олігаргініну (від 3 R до 12 R) показали, що здатність проникнення через мембрану досягається лише тоді, коли кількість аргініну була лише 8, і здатність проникнення через мембрану поступово зростала зі збільшенням кількості аргініну.Лізин, хоч і катіонний, як аргінін, не містить гуанідину, тому, коли він існує окремо, його ефективність проникнення через мембрану не дуже висока.Футакі та ін.(2001) виявили, що хороший ефект проникнення через мембрану може бути досягнутий лише тоді, коли катіонний пептид, що проникає через клітинну мембрану, містить принаймні 8 позитивно заряджених амінокислот.Хоча позитивно заряджені амінокислотні залишки необхідні для проникнення пептидів через мембрану, інші амінокислоти не менш важливі, наприклад, коли W14 мутує у F, проникаюча здатність пенетратину втрачається.
Особливим класом катіонних трансмембранних пептидів є послідовності ядерної локалізації (NLS), які складаються з коротких пептидів, багатих на аргінін, лізин і пролін, і можуть транспортуватися до ядра через комплекс ядерних пор.NLS можна далі розділити на однотипні та подвійні, що складаються з одного та двох кластерів основних амінокислот відповідно.Наприклад, PKKKRKV із мавпячого вірусу 40 (SV40) є однотиповим NLS, тоді як ядерний білок є подвійним типом NLS.KRPAATKKAGQAKKKL є короткою послідовністю, яка може відігравати роль у трансмембрані мембрани.Оскільки більшість NLS мають зарядове число менше 8, NLS не є ефективними трансмембранними пептидами, але вони можуть бути ефективними трансмембранними пептидами, коли ковалентно зв’язані з гідрофобними пептидними послідовностями з утворенням амфіфільних трансмембранних пептидів.
2. Амфіфільний трансмембранний пептид
Амфіфільні трансмембранні пептиди складаються з гідрофільних і гідрофобних доменів, які можна розділити на первинні амфіфільні, вторинні α-спіральні амфіфільні, β-складчасті амфіфільні та збагачені проліном амфіфільні.
Амфіфільні мембранні пептиди первинного типу на дві категорії, категорію з NLS, ковалентно з’єднаними гідрофобною пептидною послідовністю, такою як MPG (GLAFLGFLGAAGSTMGAWSQPKKKRKV) і Pep-1 (KETWWETWWTEWSQPKKRKV). Обидві базуються на сигналі ядерної локалізації PKKKRKV SV40, в якому гідрофобний Домен MPG пов’язаний з послідовністю злиття глікопротеїну 41 ВІЛ (GALFLGFLGAAGSTMG A), а гідрофобний домен Pep-1 пов’язаний з багатим на триптофан кластером з високою спорідненістю до мембрани (KETWWET WWTEW).Однак гідрофобні домени обох пов'язані з ядерним сигналом локалізації PKKKRKV через WSQP.Інший клас первинних амфіфільних трансмембранних пептидів був виділений з природних білків, таких як pVEC, ARF(1-22) і BPrPr(1-28).
Вторинні α-спіральні амфіфільні трансмембранні пептиди зв’язуються з мембраною через α-спіралі, а їхні гідрофільні та гідрофобні амінокислотні залишки розташовані на різних поверхнях спіральної структури, наприклад MAP (KLALKLALK ALKAALKLA).Для амфіфільної зносостійкої мембрани типу бета-пептиду, що складається, її здатність утворювати бета-складчастий лист є вирішальною для її здатності до проникнення через мембрану, як, наприклад, у VT5 (DPKGDPKGVTVTVTVTVTGKGDPKPD) у процесі дослідження здатності проникнення мембрани, використовуючи тип D - аналоги амінокислотної мутації не можуть утворювати бета-згорнутий шматок, проникаюча здатність мембрани дуже погана.У збагачених проліном амфіфільних трансмембранних пептидах поліпролін II (PPII) легко утворюється в чистій воді, коли пролін сильно збагачений у поліпептидній структурі.PPII — це ліва спіраль із 3,0 амінокислотними залишками на виток, на відміну від стандартної правої структури альфа-спіралі з 3,6 амінокислотними залишками на виток.Збагачені проліном амфіфільні трансмембранні пептиди включали бичачий антимікробний пептид 7 (Bac7), синтетичний поліпептид (PPR) n (n може бути 3, 4, 5 і 6) тощо.
3. Гідрофобний мембранопроникаючий пептид
Гідрофобні трансмембранні пептиди містять лише неполярні амінокислотні залишки, із сумарним зарядом менше ніж 20% від загального заряду амінокислотної послідовності, або містять гідрофобні фрагменти чи хімічні групи, які необхідні для трансмембрани.Хоча ці клітинні трансмембранні пептиди часто забувають, вони існують, наприклад, фактор росту фібробластів (K-FGF) і фактор росту фібробластів 12 (F-GF12) із саркоми Капоші.
Час публікації: 19 березня 2023 р