エステルおよびエーテル脂質に対するPHLIPの異なる感度

pH（低）挿入ペプチド（PHLIP）は、バクテリオロドプシンの3番目の膜貫通ヘリックスのポリペプチドです。PHLIPのpH依存性膜挿入は、貨物分子の転座と、癌組織の細胞外pHが低いため、癌生物学の新規イメージング剤として便利に利用されています。イメージング腫瘍と標的薬物送達のためのPHLIPの適用はよく研究されていますが、PHLIP膜相互作用に関する文献は比較的研究されていません。これを念頭に置いて、蛍光とCD分光法を利用して、エステルおよびエーテル脂質膜とのPHLIPの微分相互作用を調査しました。初めて、エステル脂質膜と比較して、エーテル脂質に対するPHLIPのより高い結合親和性を報告します。Halobacterium halobium（バクテリオリオドプシンの供給源）はエーテル脂質で濃縮されているため、結果の関連性が得られます。さらに、赤縁の励起シフトを利用したPHLIPトリプトファン周辺の微小環境の違いを監視し、エーテル脂質膜の界面領域の水分子の運動制限の増加を観察しました。これらの変化は、エステル脂質膜と比較して、エーテル脂質中のpHLIPのヘリシティの増加を伴いました。エーテル脂質は癌細胞で上方制御され、癌を含むさまざまな疾患の潜在的なバイオマーカーとして浮上しているため、私たちの結果はさらに関連性を想定しています。

pH (low) insertion peptide (pHLIP) is a polypeptide from the third transmembrane helix of bacteriorhodopsin. The pH-dependent membrane insertion of pHLIP has been conveniently exploited for translocation of cargo molecules and as a novel imaging agent in cancer biology due to low extracellular pH in cancer tissues. Although the application of pHLIP for imaging tumor and targeted drug delivery is well studied, literature on pHLIP-membrane interaction is relatively less studied. Keeping this in mind, we explored the differential interaction of pHLIP with ester and ether lipid membranes utilizing fluorescence and CD spectroscopy. We report, for the first time, higher binding affinity of pHLIP toward ether lipid relative to ester lipid membranes. There results gain relevance since Halobacterium halobium (source of bacteriorhodopsin) is enriched with ether lipids. In addition, we monitored the difference in microenvironment around pHLIP tryptophans utilizing red edge excitation shift and observed increased motional restriction of water molecules in the interfacial region in ether lipid membranes. These changes were accompanied with increase in helicity of pHLIP in ether lipid relative to ester lipid membranes. Our results assume further relevance since ether lipids are upregulated in cancer cells and have emerged as potential biomarkers of various diseases including cancer.