论文部分内容阅读
细胞穿膜肽是一种由5-30个氨基酸组成的多肽,它不仅自身能够穿膜,还能够携带蛋白质、核酸、脂质体等进入细胞膜内发挥一定的功能。因此,细胞穿膜肽在肿瘤靶向治疗、提高药物吸收率等方面有着重要的研究意义。牛乳铁素的抗菌活性中心BLFcin6,其序列为RRWQWR,具有很强的抗菌穿膜能力,但丧失了抗癌细胞的能力,也是一种细胞穿膜肽。将BLFcin6通过Glycine-Glycine连接子连接到7个精氨酸上,生成一种新的穿膜肽衍生物,称为MPLfcinB6,该多肽对人类的T-leukemia细胞和B-lymphoma细胞具有选择性的毒性。BLFcin6及其衍生物MPLfcinB6有望成为新型的肿瘤靶向穿膜肽,但同时关于它们的抗菌穿膜机制还存在很多问题需要进一步探讨。分子动力学模拟作为探索生命现象的强有力工具,是深入理解其抗菌穿膜机制的一条重要途径。本文利用分子动力学模拟的方法比较了BLFcin6与5种不同细胞膜之间的相互作用。对这5种细胞膜而言,小肽会很快结合在POPG膜和DPPC-CHOL膜的表面,倾向于进入DPPC膜的疏水内部,与POPC膜和POPC-CHOL膜的接触很少。考察相互作用能,小肽与POPG膜的相互作用最强,主要是小肽与细胞膜带负电荷头部基团存在强的静电相互作用;小肽与DPPC膜的疏水尾部的相互作用较强,但受胆固醇影响,小肽只结合在DPPC-CHOL膜表面。在结合过程中,小肽N端的Arg残基会先结合到细胞膜上,静电相互作用在小肽锚定细胞膜的过程中起关键作用。另外,采用分子动力学模拟的方法计算了MPLfcin B6与DPPC-CHOL膜和POPC-CHOL膜之间的相互作用。结果表明MPLfcinB6小肽接触了DPPC-CHOL膜,但并没有进入膜内,与POPC-CHOL膜相距较远。计算MPLfcin B6小肽不同氨基酸残基与膜质心的距离变化,发现C端的抗菌活性中心(BLFcin6)比N端部分距膜更近,并且Arg在小肽与膜的相互作用过程中起着重要的作用。以上研究从原子水平上分析了BLFcin6小肽和MPLfcinB6小肽与不同细胞膜之间的相互作用机制,哪些残基起关键作用,也为进一步开展BLFcin6小肽及MPLfcinB6小肽的跨膜研究奠定基础。另外,MPLfcinB6作为一种肿瘤靶向肽,既可以降低抗肿瘤药物的不良反应,又可以提高药物的利用率,在肿瘤靶向治疗方面具有重要的研究意义。由于我们采用常规的分子动力学模拟,采样时间有限,采样效率较低,本文并未观察到BLFcin6和MPLfcin B6的跨膜过程。因此,关于BLFcin6和MPLfcin B6能否穿过不同的磷脂膜以及具体的穿膜过程等还需要进一步研究。为了解决这些问题,我们可以利用Metadynamics及其变种方法来增强采样,提高采样效率;另外,还可以搭建含有DPPC、POPE、POPS以及胆固醇的混合磷脂膜,使其更接近于生理环境下的细胞膜,这样小肽更容易穿膜。