細胞穿透肽 (CPP) 越來越多地用于原核細胞和真核細胞中的細胞藥物遞送，寡聚精氨酸引起了廣泛關(guān)注。富含精氨酸的 CPP 如何跨細胞膜易位，特別是對于原核生物，仍然未知。富含精氨酸的 CPP 可有效地將抗菌肽核酸 (PNA) 遞送至細菌中的細胞內(nèi) mRNA 靶標。

哥本哈根大學一研究團隊發(fā)現(xiàn)，在大腸桿菌中對結(jié)合于富含精氨酸的CPP的PNA的抗性需要多次基因修飾，且只針對CPP而不是PNA部分。構(gòu)成激活的cpx包膜應(yīng)激反應(yīng)系統(tǒng)(cpx*)是抗性的一個組成部分，它降低了細胞質(zhì)膜電位。這表明與富含精氨酸CPPs結(jié)合的抗菌素具有間接的能量依賴吸收機制。一致地，cpx*突變體顯示出對氨基糖苷類和富含精氨酸的 CPP 的耐受性增加，該 CPP 與靶向 DNA 滑動鉗的肽結(jié)合；也就是說，大腸桿菌對這些抗菌化合物的吸收類似。

抗菌素耐藥性是21世紀的重大挑戰(zhàn)之一。因此，將新的抗菌化合物，包括抗菌肽引入臨床應(yīng)用的研究正在加速。反義技術(shù)作為一種基因靶向精密藥物，近年來已生產(chǎn)出幾種臨床應(yīng)用新藥基于假肽DNA模擬的藥物。肽核酸（PNA）和磷酸二氨基嗎啉寡核苷酸（PMO）已被提出作為未來抗生素。細胞膜的疏水性使其不易滲透到大多數(shù)蛋白質(zhì)、肽和寡核苷酸，包括PNA和PMO2。因此，這些都需要一個載體分子（即細胞穿透肽），才能有效地轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中。

CPP通常是富含堿性（賴氨酸和精氨酸）和疏水氨基酸的短肽。聚精氨酸進入細胞的效率比其他多陽離子均聚物（包括聚賴氨酸）和富含精氨酸的CPP更有效，也是應(yīng)用最廣泛和研究最多的。但目前尚不清楚這些物質(zhì)如何轉(zhuǎn)運到真核細胞和原核細胞中。

在該項研究中，研究人員分離并鑒定了抗（R-Ahx-R）4-Ahx-(βAla）-PNA的突變體。對RXR-PNA耐藥性的增加部分是由于構(gòu)成型活性cpx反應(yīng)，它介導了ΔΨ跨細胞質(zhì)膜的減少。這種表型賦予交叉耐藥性氨基糖苷和R11-APIM，表明類似的吸收之間的抗菌化合物。這些觀察結(jié)果強調(diào)了胞外應(yīng)激反應(yīng)在調(diào)節(jié)細胞質(zhì)膜以避免細胞內(nèi)靶向抗菌肽停止生長中的重要性。

通過一系列數(shù)據(jù)及實驗，研究數(shù)據(jù)表明胞質(zhì)膜是吸收富含精氨酸多肽的主要屏障，這種跨越依賴于細胞膜上的電位差。因此，由于呼吸操縱子的下調(diào)導致電位的降低，Cpx包膜應(yīng)激反應(yīng)的激活可以限制攝取。后者也解釋了由富含精氨酸的多肽和氨基糖苷傳遞的抗菌素之間的交叉耐藥性。兩個新發(fā)現(xiàn)的Cpx突變讓我們對Cpx系統(tǒng)的感知和激活有了更深入的了解。

參考文獻： Frimodt-Møller J, Koulouktsis A, Charbon G, Otterlei M, Nielsen PE, Løbner Olesen A, Activating the Cpx response induce tolerance to antisense PNA delivered by an arginine rich peptide in Escherichia coli, Molecular Therapy: Nucleic Acid (2021), doi: https://doi.org/10.1016/ j.omtn.2021.06.009.