TAT融合タンパク質の細胞内送達のためにヒトシンシチン-1に由来する膜浸透ペプチドS19の特性評価

HIV由来のTATペプチドなどの細胞透過性ペプチドは、治療ペプチドとタンパク質の細胞内送達のためのツールとして使用されていますが、問題は持続します。エンドソームエスケープ効率は低いです。以前は、ヒトタンパク質シンシチン-1に由来する融合ペプチドS19が、TATを介したエンドサイトーシスによって組み込まれたタンパク質のエンドソームエスケープ効率を高めることを発見しました。この研究では、最初にS19のAla-Scanning突然変異誘発を実施し、S19で高いβシート形成性の高いILE、VAL、LEU、PHEがS19-TAT融合タンパク質の細胞内摂取に重要であることを発見しました。リポソームの存在下での変異S19-TATペプチドの二次構造分析では、後期エンドソーム（LES）を模倣しているリポソームの存在下では、摂取活性が低いV3AおよびI4A変異体のCDスペクトルは、αヘリックス構造の出現を示しましたが、変異体G5Aは取り込み活動とβ構造の両方を保持しました。さらに、S19およびTATペプチドのアポトーシス誘導ペプチドを含む貨物タンパク質への適切なリンク位置と順序を調査し、以前のC末端S19-TAT TAGとN末端TAT-S19タグの宣伝の両方を発見しました。融合タンパク質の細胞質送達。これらの結果と以前の結果は、TATとLE膜との相互作用がランダムコイルからβ鎖へのS19の構造変化を引き起こし、2つのS19ペプチド間のその後の平行βシート形成が隣接するTAT二量体化を促進する可能性があることを示唆しています。LE膜からのエンドソーム脱出。

Although cell-penetrating peptides such as the HIV-derived TAT peptide have been used as tools for the intracellular delivery of therapeutic peptides and proteins, a problem persists: the endosomal escape efficiency is low. Previously, we found that the fusogenic peptide S19, derived from the human protein syncytin-1, enhance the endosomal escape efficiency of proteins that incorporated by endocytosis via TAT. In this study, we first performed Ala-scanning mutagenesis of S19, and found that all Ile, Val, Leu and Phe with high β-sheet forming propensities in S19 are important for the intracellular uptake of S19-TAT-fused proteins. In a secondary structure analysis of the mutated S19-TAT peptides in the presence of liposomes mimicking late endosomes (LEs), the CD spectra of V3A and I4A mutants with low uptake activity showed the appearance of an α-helix structure, whereas the mutant G5A retained both the uptake activity and the β-structure. In addition, we investigated the appropriate linking position and order of the S19 and TAT peptides to a cargo protein including an apoptosis-induced peptide and found that both the previous C-terminal S19-TAT tag and the N-terminal TAT-S19 tag promote the cytoplasmic delivery of the fusion protein. These results and previous results suggest that the interaction of TAT with the LE membrane causes a structural change in S19 from a random coil to a β-strand and that the subsequent parallel β-sheet formation between two S19 peptides may promote adjacent TAT dimerization, resulting in endosomal escape from the LE membrane.