细胞穿膜肽(cell-penetrating peptides,CPPs)是一类由5-30个氨基酸组成具有蛋白转运功能的多肽,由于穿膜肽能有效地运载质粒DNA、干扰RNA、核酸、蛋白质等生物活性物质进入细胞而被广泛研究,尤其是人源性穿膜肽与病毒来源或其它物种来源的穿膜肽相比,由于其潜在的免疫原性和毒性较小而备受关注。本课题组前期鉴定了一种人源性的肝素结合域(heparin binding domain,HBD)作为穿膜肽,在携载大分子药物如天花粉蛋白、苦瓜蛋白等进入肿瘤细胞时均能增强药物蛋白的抗肿瘤药理活性。本研究期望筛选到一种比HBD跨膜运输大分子药物蛋白效率更高的人源性穿膜肽作为药物运输的载体,论文首先通过资料查询对文献中报道的四种可能具有穿膜活性的人源性的肝素结合域进行了穿膜能力的研究。通过荧光显微镜观察和流式细胞仪检测结果分析,本课题从四种不同的肝素结构域中筛选获得了一种人类肝素结合表皮生长因子样的生长因子(heparin-binding epidermal growth factor-like growth factor,HB-EGF)来源,比 HBD 更为高效的穿膜肽 HBP(heparin binding peptide);通过内吞抑制剂进行跨膜机制研究显示HBP是以能量依赖的方式通过脂筏、小窝、网格蛋白介导以及巨胞饮内吞途径进入细胞,此外还发现HBP在跨膜过程中与细胞膜表面的硫酸乙酰肝素多糖蛋白具有互相作用。为了进一步评价穿膜结构域HBP在大分子蛋白质递送方面的应用潜力,本文将HBP与本身很难进入肿瘤细胞的苦瓜药物蛋白MAP30(Momordica anti-HIV protein of 30 kDa)融合,观察了重组MAP30-HBP蛋白对各种肿瘤细胞的药理活性。MAP30是一种苦瓜来源的I型核糖体失活蛋白,具有抗肿瘤活性。对融合蛋白MAP30-HBP的生物活性检测和细胞摄取实验的研究表明,MAP30与HBP融合的重组蛋白不仅保留了天然MAP30蛋白内在生物活性,与没有融合穿膜肽的MAP30相比,MAP30-HBP的内化效率显著提升;MTT实验结果证实了 HBP的引入使得MAP30蛋白对六种肿瘤细胞的毒性明显增强,如对95D、B16、MGC803和HepG2肿瘤细胞的毒性作用有100倍以上提高;流式凋亡检测和细胞凋亡途径研究结果表明HBP能通过强化MAP30蛋白内在和外在的凋亡信号途径来诱导更多的HeLa细胞发生凋亡,如对caspase-3、caspase-8、caspase-9、PARP 的激活作用以及对 Bax/Bcl-2、cleaved caspase-3、cleaved PARP的上调更为显著等。此外融合了 HBP的MAP30蛋白能诱使更多的HeLa细胞周期阻滞在S期。本课题筛选到了一种可用于药物运输的高效穿膜结构域HBP,并在携载大分子蛋白药物MAP30的应用中取得了比较显著的效果,论文对拓展MAP30蛋白在抗肿瘤方面的应用具有重要价值。