細(xì)胞穿膜肽是一種小分子多肽,能夠容易地穿過細(xì)胞膜。這類分子,尤其是具有靶向功能的CPPs為高效率投送藥物到靶細(xì)胞帶來希望。 因此,對其展開研究對于生物醫(yī)學(xué)有著一定的意義。本工作主要從序列水平對具有不同穿膜活性的CPPs進(jìn)行研究,試圖找出影響CPPs穿膜活性的因素,以及不同活性CPPs與非穿膜肽(NonCPPs)序列上的差異,并引入一種分析生物序列的方法。
基于CPPsite數(shù)據(jù)庫和不同的文獻(xiàn)獲取CPPs和NonCPPs序列,并進(jìn)一步從CPPs序列中提取具有高、中、低穿膜活性的穿膜肽(HCPPs、MCPPs、LCPPs)用于構(gòu)建數(shù)據(jù)集。基于這些數(shù)據(jù)集,開展了以下研究:
首先,利用方差分析的方法,對不同活性的CPPs以及NonCPPs的氨基酸及二級結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)氨基酸的靜電與疏水相互作用對CPPs的穿膜活性起到了重要影響,同時螺旋結(jié)構(gòu)和無規(guī)卷曲也會影響CPPs的穿膜活性;
其次,使用理化性質(zhì)與長度將不同活性的CPPs展示在二維平面上,發(fā)現(xiàn)在某些特殊的性質(zhì)下不同活性的CPPs與NonCPPs可以產(chǎn)生聚簇現(xiàn)象,HCPPs、MCPPs以及LCPPs和NonCPPs被分成了三簇,這種現(xiàn)象顯示了它們之間的差異;
最后,本文引入了生物序列理化質(zhì)心的概念,將組成序列的殘基看作質(zhì)點,進(jìn)而把序列抽象成質(zhì)點系進(jìn)行研究,并將此方法應(yīng)用到CPPs的分析中,通過PCA方法將不同活性的CPPs投射到三維平面上,結(jié)果發(fā)現(xiàn)絕大部分CPPs聚在一起,部分LCPPs與NonCPPs聚在一起。
此工作對于CPPs的設(shè)計,以及理解不同活性CPPs序列上的差異具有一定的意義。
另外,本文引入的生物序列理化質(zhì)心的分析方法也可以用于其他生物問題的分析,同時它們可以作為某些生物分類問題的輸入?yún)?shù),在模式識別中起到一定的作用。