解读短阳离子疏水肽侧链对混合脂质双层宏观及分子性质的影响

细胞穿透肽（CPPs）与含90% PC及10% PG/PS脂双层相互作用机制研究表明，W/I段替换显著影响PC/PG混合脂的预相变过程（W段）和主相变过程（I段），FTIR光谱显示I段导致更多kink构象（较W段增加），分支侧链改变氢碳链振动模式，W段形成聚集体但维持膜结构完整，I段破坏膜有序性，揭示肽-脂初始作用对跨膜过程的关键影响。

　　

摘要

细胞穿透肽（Cell-penetrating peptides，简称CPPs）越来越多地被用于将物质输送到细胞内部，但它们穿越细胞膜的机制仍然知之甚少，即使对于较短的阳离子疏水肽也是如此。本研究探讨了具有不同阳离子（K和R）和疏水（W和I）氨基酸组合的阳离子疏水肽如何与由90%中性脂质1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷脂胆碱（PC）和10%阴离子脂质（1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷脂酰甘油（PG）或1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷脂酰丝氨酸（PS）组成的脂质双层相互作用。具体来说，研究发现将疏水段从W替换为I会显著影响PC/PG混合物在相变前的浑浊度。相反，在PC/PS混合物中，I型肽的相互作用会在主相变过程中引起浑浊度的变化，无论阳离子段是R还是K。通过FTIR光谱分析的分子特征显示，烃链中甲基的振动存在显著差异。在I型肽的存在下，无论它们是R衍生物还是K衍生物，观察到的折叠构象数量明显高于W型肽。尽管W型肽由于其疏水段插入脂质双层而倾向于形成聚集体，但它们似乎能够保持膜的完整性和脂质的有序排列。相比之下，I型肽的支链会在烃链中引发平面外的运动。由于肽与脂质膜之间的初始相互作用对其跨膜运输至关重要，这些发现为跨膜运输前的分子事件提供了见解，并强调了CPPs的独特性。

图形摘要

细胞穿透肽（CPPs）越来越多地被用于将物质输送到细胞内部，但它们穿越细胞膜的机制仍然知之甚少，即使对于较短的阳离子疏水肽也是如此。本研究探讨了具有不同阳离子（K和R）和疏水（W和I）氨基酸组合的阳离子疏水肽如何与由90%中性脂质1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷脂胆碱（PC）和10%阴离子脂质（1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷脂酰甘油（PG）或1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷脂酰丝氨酸（PS）组成的脂质双层相互作用。具体来说，研究发现将疏水段从W替换为I会显著影响PC/PG混合物在相变前的浑浊度。相反，在PC/PS混合物中，I型肽的相互作用会在主相变过程中引起浑浊度的变化，无论阳离子段是R还是K。通过FTIR光谱分析的分子特征显示，烃链中甲基的振动存在显著差异。在I型肽的存在下，无论它们是R衍生物还是K衍生物，观察到的折叠构象数量明显高于W型肽。尽管W型肽由于其疏水段插入脂质双层而倾向于形成聚集体，但它们似乎能够保持膜的完整性和脂质的有序排列。相比之下，I型肽的支链会在烃链中引发平面外的运动。由于肽与脂质膜之间的初始相互作用对其跨膜运输至关重要，这些发现为跨膜运输前的分子事件提供了见解，并强调了CPPs的独特性。

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