赤血球と幽霊を伴うHA2-TATペプチドのエンドソ溶解活性のモデリング

HA2-TATは、インフルエンザのpH感受性HA2融合ペプチドとHIVの細胞透過ペプチドTATを組み合わせたペプチドベースの送達剤です。このキメラペプチドは、TAT部分を介して高分子の細胞摂取をエンドソームに誘導し、エンドソームの酸性化ルーメンに応答して、膜漏れとHA2部分を介して細胞にメモクロモクルを放出するように応答します。HA2とTATが互いの特性にどのように影響するかという問題は残っていますが、未回答のままであり、エンドソーム内のペプチドの挙動はほとんど特徴づけられていません。これらの問題に対処するために、エンドソームの膜モデルとして、グルタミン酸濃縮類似体E5-TATの結合および膜漏れ活性を赤血球および巨大な単層小胞で評価しました。溶血および顕微鏡検査アッセイは、E5-TATがpH依存的に膜に結合し、高分子が逃げることができる孔の形成を誘導することにより膜の漏れを引き起こすことを明らかにしています。TAT部分は、E5のpH応答のシフトを引き起こし、負に帯電したリン脂質に結合することにより、この活動に寄与します。一方、グリコサミノグリカンへのTAT結合は、E5-TATの溶解活性を低下させます。したがって、E5のC末端にTATを添加すると、膜に存在する細胞成分に応じて、E5の活性を増加または阻害する可能性があります。まとめると、これらの結果は、ペプチドのエンドソモリ溶解活性のモデルを示唆し、将来の送達剤の分子設計の基礎を提供します。

HA2-TAT is a peptide-based delivery agent that combines the pH-sensitive HA2 fusion peptide from influenza and the cell-penetrating peptide TAT from HIV. This chimeric peptide is engineered to induce the cellular uptake of macromolecules into endosomes via the TAT moiety and to respond to the acidifying lumen of endosomes to cause membrane leakage and release of macromolecules into cells via the HA2 moiety. The question of how HA2 and TAT affect the properties of one another remains, however, unanswered, and the behavior of the peptide inside endosomes is mostly uncharacterized. To address these issues, the binding and membrane leakage activity of a glutamic acid-enriched analogue E5-TAT was assessed with red blood cells and giant unilamellar vesicles as membrane models for endosomes. Hemolysis and microscopy assays reveal that E5-TAT binds to membranes in a pH-dependent manner and causes membrane leakage by inducing the formation of pores through which macromolecules can escape. The TAT moiety contributes to this activity by causing a shift in the pH response of E5 and by binding to negatively charged phospholipids. On the other hand, TAT binding to glycosaminoglycans reduces the lytic activity of E5-TAT. Addition of TAT to the C-terminus of E5 can therefore either increase or inhibit the activity of E5 depending on the cellular components present at the membrane. Taken together, these results suggest a model for the endosomolytic activity of the peptide and provide the basis for the molecular design of future delivery agents.