Existuje mnoho druhov transmembránových peptidov a ich klasifikácia je založená na fyzikálnych a chemických vlastnostiach, zdrojoch, mechanizmoch požitia a biomedicínskych aplikáciách.Podľa ich fyzikálnych a chemických vlastností možno peptidy prenikajúce membránou rozdeliť do troch typov: katiónové, amfifilné a hydrofóbne.Katiónové a amfifilné peptidy prenikajúce cez membránu tvoria 85 %, zatiaľ čo hydrofóbne peptidy prenikajúce cez membránu tvoria iba 15 %.
1. Katiónový membránou penetrujúci peptid
Katiónové transmembránové peptidy sú zložené z krátkych peptidov bohatých na arginín, lyzín a histidín, ako sú TAT, Penetratín, Polyarginín, P22N, DPV3 a DPV6.Medzi nimi arginín obsahuje guanidín, ktorý sa môže vodíkovo viazať s negatívne nabitými skupinami kyseliny fosforečnej na bunkovej membráne a sprostredkovať transmembránové peptidy do membrány za podmienok fyziologickej hodnoty PH.Štúdie oligarginínu (od 3 R do 12 R) ukázali, že schopnosť penetrácie membránou bola dosiahnutá len vtedy, keď množstvo arginínu bolo také nízke ako 8, a schopnosť penetrácie membránou sa postupne zvyšovala so zvyšujúcim sa množstvom arginínu.Lyzín, hoci je katiónový ako arginín, neobsahuje guanidín, takže keď existuje samotný, jeho účinnosť prenikania cez membránu nie je príliš vysoká.Futaki a kol.(2001) zistili, že dobrý efekt prenikania cez membránu možno dosiahnuť len vtedy, keď katiónový peptid prenikajúci cez bunkovú membránu obsahuje aspoň 8 kladne nabitých aminokyselín.Hoci kladne nabité aminokyselinové zvyšky sú nevyhnutné na to, aby penetračné peptidy prenikli membránou, ostatné aminokyseliny sú rovnako dôležité, napríklad keď W14 zmutuje na F, penetrabilita penetratínu sa stratí.
Špeciálnou triedou katiónových transmembránových peptidov sú jadrové lokalizačné sekvencie (NLS), ktoré pozostávajú z krátkych peptidov bohatých na arginín, lyzín a prolín a môžu byť transportované do jadra cez komplex jadrových pórov.NLS možno ďalej rozdeliť na jednoduché a dvojité typovanie, ktoré pozostávajú z jedného a dvoch zhlukov základných aminokyselín.Napríklad PKKKRKV z opičieho vírusu 40 (SV40) je jednotypizačný NLS, zatiaľ čo jadrový proteín je dvojtypový NLS.KRPAATKKAGQAKKKL je krátka sekvencia, ktorá môže hrať úlohu v membránovej transmembráne.Pretože väčšina NLS má nábojové čísla menšie ako 8, NLS nie sú účinné transmembránové peptidy, ale môžu byť účinnými transmembránovými peptidmi, keď sú kovalentne spojené s hydrofóbnymi peptidovými sekvenciami za vzniku amfifilných transmembránových peptidov.
2. Amfifilný transmembránový peptid
Amfifilné transmembránové peptidy pozostávajú z hydrofilných a hydrofóbnych domén, ktoré možno rozdeliť na primárne amfifilné, sekundárne a-helikálne amfifilné, β-skladané amfifilné a amfifilné obohatené prolínom.
Amfifilné membránové peptidy primárneho typu do dvoch kategórií, kategória s NLS kovalentne spojenými hydrofóbnou peptidovou sekvenciou, ako napríklad MPG (GLAFLGFLGAAGSTMGAWSQPKKKRKV) a Pep - 1 (KETWWETWWTEWSQPKKRKV), obe sú založené na jadrovom lokalizačnom signáli PKKKRKV hydroSV40, v ktorom je doména MPG súvisí s fúznou sekvenciou HIV glykoproteínu 41 (GALFLGFLGAAGSTMG A) a hydrofóbna doména Pep-1 súvisí s klastrom bohatým na tryptofán s vysokou membránovou afinitou (KETWWET WWTEW).Avšak hydrofóbne domény oboch sú spojené s jadrovým lokalizačným signálom PKKKRKV prostredníctvom WSQP.Ďalšia trieda primárnych amfifilných transmembránových peptidov bola izolovaná z prírodných proteínov, ako sú pVEC, ARF(1-22) a BPrPr(1-28).
Sekundárne a-helikálne amfifilné transmembránové peptidy sa viažu na membránu prostredníctvom a-helixov a ich hydrofilné a hydrofóbne aminokyselinové zvyšky sú umiestnené na rôznych povrchoch špirálovej štruktúry, ako je MAP (KLALKLALK ALKAALKLA).V prípade amfifilnej opotrebiteľnej membrány typu skladania beta peptidu je jeho schopnosť vytvárať beta skladaný list rozhodujúca pre jeho penetračnú schopnosť membránou, ako napríklad v prípade VT5 (DPKGDPKGVTVTVTVTVTGKGDPKPD) v procese výskumu penetračnej schopnosti membrány pomocou typu D - analógy mutácie aminokyselín nemohli vytvoriť beta zložený kus, penetračná schopnosť membrány je veľmi slabá.V amfifilných transmembránových peptidoch obohatených o prolín sa polyprolín II (PPII) ľahko tvorí v čistej vode, keď je prolín vysoko obohatený v polypeptidovej štruktúre.PPII je ľavotočivá špirála s 3,0 aminokyselinovými zvyškami na otáčku, na rozdiel od štandardnej pravotočivej štruktúry alfa-závitnice s 3,6 aminokyselinovými zvyškami na otáčku.Prolínom obohatené amfifilné transmembránové peptidy zahŕňali hovädzí antimikrobiálny peptid 7 (Bac7), syntetický polypeptid (PPR) n (n môže byť 3, 4, 5 a 6) atď.
3. Hydrofóbny peptid penetrujúci membránou
Hydrofóbne transmembránové peptidy obsahujú iba nepolárne aminokyselinové zvyšky s celkovým nábojom menším ako 20 % celkového náboja aminokyselinovej sekvencie alebo obsahujú hydrofóbne časti alebo chemické skupiny, ktoré sú nevyhnutné pre transmembránu.Hoci sú tieto bunkové transmembránové peptidy často prehliadané, existujú, ako je fibroblastový rastový faktor (K-FGF) a fibroblastový rastový faktor 12 (F-GF12) z Kaposiho sarkómu.
Čas odoslania: 19. marca 2023