Fundamental molecular mechanism for the cellular uptake of guanidinium-rich molecules.
Fundamental molecular mechanism for the cellular uptake of guanidinium-rich molecules.
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DOI：
10.1021/ja507790z
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发表时间：
2014-12-17
影响因子：
15
通讯作者：
Cardoso, M. Cristina
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Herce, Henry D.;Garcia, Angel E.;Cardoso, M. Cristina
诸如穿透细胞的多肽等富含胍的分子以非内吞能量独立的方式有效地进入活细胞，并运输广泛的货物，包括药物和生物标志物。这些高阳离子分子如何有效地穿过质膜施加的疏水屏障的机制仍然是一个基本的悬而未决的问题。在这里，计算结果与体外和活细胞实验证据相结合，揭示了富含精氨酸的分子的一种有效的能量无关的易位机制。这一机制揭示了胍基团和两种普遍的细胞成分：脂肪酸和细胞膜pH梯度的基本作用。与细胞外部接触的去质子化脂肪酸与胍基相互作用，导致一个瞬时的膜通道，促进富含精氨酸的多肽向细胞内部的运输。在胞浆一侧，脂肪酸质子化，释放多肽，重新密封通道。这一基本机制似乎在不同物种和王国的细胞中都是通用的。
Guanidinium-rich molecules, such as cell-penetrating peptides, efficiently enter living cells in a non-endocytic energy-independent manner and transport a wide range of cargos, including drugs and biomarkers. The mechanism by which these highly cationic molecules efficiently cross the hydrophobic barrier imposed by the plasma membrane remains a fundamental open question. Here, a combination of computational results and in vitro and live-cell experimental evidence reveals an efficient energy-independent translocation mechanism for arginine-rich molecules. This mechanism unveils the essential role of guanidinium groups and two universal cell components: fatty acids and the cell membrane pH gradient. Deprotonated fatty acids in contact with the cell exterior interact with guanidinium groups, leading to a transient membrane channel that facilitates the transport of arginine-rich peptides toward the cell interior. On the cytosolic side, the fatty acids become protonated, releasing the peptides and resealing the channel. This fundamental mechanism appears to be universal across cells from different species and kingdoms.
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通讯作者：
Prochiantz, A
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10.1002/wnan.1197
发表时间：
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通讯作者：
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通讯作者：
Shin, K.
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通讯作者：
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通讯作者：
Lensink, M. F.