膜貫通ペプチドには多くの種類があり、それらの分類は物理的および化学的特性、供給源、摂取メカニズム、および生物医学的用途に基づいています。膜透過ペプチドは、その物理的および化学的特性に応じて、カチオン性、両親媒性、疎水性の 3 つのタイプに分類できます。カチオン性および両親媒性の膜透過ペプチドは 85% を占めますが、疎水性の膜透過ペプチドは 15% のみを占めます。
1. カチオン性膜透過ペプチド
カチオン性膜貫通ペプチドは、TAT、ペネトラチン、ポリアルギニン、P22N、DPV3、DPV6 など、アルギニン、リジン、ヒスチジンを豊富に含む短いペプチドで構成されています。そのうちアルギニンにはグアニジンが含まれており、生理的PH値の条件下で細胞膜上の負に荷電したリン酸基と水素結合し、膜貫通ペプチドを膜に媒介することができます。オリガルギニン（3 R から 12 R）の研究では、アルギニンの量が 8 と少ない場合にのみ膜透過能力が達成され、アルギニンの量が増加するにつれて膜透過能力が徐々に増加することが示されました。リジンはアルギニンと同じカチオン性ではありますが、グアニジンを含まないため、単独で存在すると膜透過効率があまり高くありません。二木ら。(2001) は、カチオン性細胞膜透過ペプチドが少なくとも 8 個の正に荷電したアミノ酸を含む場合にのみ良好な膜透過効果が達成できることを発見しました。正に帯電したアミノ酸残基は透過性ペプチドが膜を透過するために不可欠ですが、W14 が F に変異するとペネトラチンの透過性が失われるなど、他のアミノ酸も同様に重要です。
カチオン性膜貫通ペプチドの特殊なクラスは核局在化配列 (NLS) で、アルギニン、リジン、プロリンが豊富な短いペプチドで構成され、核孔複合体を介して核に輸送されます。NLS はさらに、それぞれ 1 つと 2 つの塩基性アミノ酸のクラスターからなる単一タイピングと二重タイピングに分類できます。たとえば、シミアン ウイルス 40 (SV40) の PKKKRKV はシングル タイピング NLS ですが、核タンパク質はダブル タイピング NLS です。KRPAATKKAGQAKKKL は、膜貫通に役割を果たすことができる短い配列です。ほとんどの NLS の電荷数は 8 未満であるため、NLS は有効な膜貫通ペプチドではありませんが、疎水性ペプチド配列に共有結合して両親媒性膜貫通ペプチドを形成すると、有効な膜貫通ペプチドとなり得ます。
2. 両親媒性膜貫通ペプチド
両親媒性膜貫通ペプチドは、親水性ドメインと疎水性ドメインで構成され、一次両親媒性、二次αヘリックス両親媒性、βフォールディング両親媒性、およびプロリン富化両親媒性に分類できます。
一次タイプの両親媒性摩耗膜ペプチドは 2 つのカテゴリーに分類されます。MPG (GLAFLGFLGAAGSTMGAWSQPKKKRKV) や Pep - 1 (KETWWETWWTEWSQPKKRKV) などの疎水性ペプチド配列によって共有結合した NLS を含むカテゴリーです。どちらも SV40 の核局在化シグナル PKKKRKV に基づいており、疎水性ペプチド配列はMPG のドメインは HIV 糖タンパク質 41 (GALFLGFLGAAGSTMG A) の融合配列に関連しており、Pep-1 の疎水性ドメインは高い膜親和性を持つトリプトファンに富むクラスター (KETWWET WWTEW) に関連しています。ただし、両方の疎水性ドメインは WSQP を介して核局在化シグナル PKKKRKV と結合しています。別のクラスの一次両親媒性膜貫通ペプチドは、pVEC、ARF(1-22)、および BPrPr(1-28) などの天然タンパク質から単離されました。
二次αヘリックス両親媒性膜貫通ペプチドはαヘリックスを介して膜に結合し、その親水性アミノ酸残基と疎水性アミノ酸残基はMAP（KLALKLALK ALKAALKLA）などのヘリックス構造の異なる表面に位置します。ベータペプチドフォールディング型両親媒性摩耗膜の場合、タイプDを使用した膜の透過能力を研究する過程でVT5（DPKGDPKGVTVTVTVTVTVTGKGDPKPD）のように、ベータプリーツシートを形成する能力が膜の透過能力に重要です。 - アミノ酸変異類似体はベータ折り畳み片を形成できず、膜の透過能力が非常に低い。プロリンが豊富な両親媒性膜貫通ペプチドでは、ポリペプチド構造内でプロリンが高度に豊富である場合、ポリプロリン II (PPII) が純水中で容易に形成されます。PPII は、1 ターンあたり 3.6 個のアミノ酸残基を持つ標準的な右巻きのアルファヘリックス構造とは対照的に、1 ターンあたり 3.0 個のアミノ酸残基を持つ左巻きのヘリックスです。プロリンが豊富な両親媒性膜貫通ペプチドには、ウシ抗菌ペプチド 7(Bac7)、合成ポリペプチド (PPR)n (n は 3、4、5、6) などが含まれます。
3. 疎水性膜透過ペプチド
疎水性膜貫通ペプチドは、正味電荷がアミノ酸配列の総電荷の 20% 未満である非極性アミノ酸残基のみを含むか、膜貫通に必須の疎水性部分または化学基を含みます。これらの細胞膜貫通ペプチドは見落とされがちですが、カポジ肉腫由来の線維芽細胞増殖因子 (K-FGF) や線維芽細胞増殖因子 12 (F-GF12) など、存在します。
投稿日時: 2023 年 3 月 19 日