图 1 通过促进内涵体溶解传递大分子。A)目前传递工具，例如类似于TAT的CPPs，不能使大分子从内涵体释放出来。B)内涵体溶解肽E5-TAT促进内涵体的释放，可通过简单的共孵育操作步骤用于传递大分子。C）多价结构如三聚体TAT3同样可使内涵体释放来传递大分子。
关于内涵体释放蛋白的机制了解不多。而且，该过程效率非常低。这代表了一个主要瓶颈，因为蛋白未从内涵体成功逃离将不产生生物反应。为了提高效率并且使蛋白能容易地传递到细胞，Pellois实验室正研究几个促进内涵体释放策略。问题是要使内涵体的膜溶解而不引起其它细胞的膜破裂，因为这样会导致细胞死亡。
通过pH启动的内涵体溶解来传递
一种溶解内涵体而不溶解其它膜的方法包括采用依赖pH值的具有溶解作用的多肽。这是基于内涵体腔为酸性(pH 4.5-6.5)，这提供了细胞内特殊的化学环境。例如，多肽E5(GLFEAIAEFIENGWEGLIEGWYG)是流感HA2融合肽的类似物，该研究组考虑E5能否作为融合物促进重组蛋白的传递。他们检测到在酸性pH下E5质子化并结合到脂质双层。然后，形成孔结合处足够大可让大蛋白通过膜扩散[Ref 1]。为了研究这些多肽在细胞内的活动，该研究组采用荧光蛋白E5-TAT-mCherry作为模型，在该系统中，E5用于溶解内涵体，TAT用于蛋白内噬作用，mCherry提供荧光信号，以便在荧光显微镜下观测。
Pellois研究组发现，当E5-TAT-mCherry同活细胞孵育时，它能够溶解内涵体，但是即使在溶解发生后，E5使E5-TAT-mCherry仍然与内涵体相联。一种可能的解释是，E5仍然不可逆地结合到内涵体膜上，虽然E5导致了内涵体溶解，但阻止了蛋白释放。受这些结果鼓舞， Pellois研究组还显示能够通过与E5-TAT传递大分子，这适用于组织培养检测(Fig 1B) [Ref 2]。E5-TAT能够使细胞吸入其周围含大分子的培养基。因此，E5-TAT和共孵育的大分子能够共同聚集到内涵体。一旦内涵体酸化，E5-TAT导致了内涵体溶解，位于内涵体腔的大分子自由逃逸到细胞质空间并发挥其生物功能。
采用具有分支的CPPs的传递
要改进CPPs内涵体溶解活性的想法是创新多价系统来增加在内涵体膜上局部浓度。Pellois研究组探索了通过合成多个TAT拷贝(TATn, n = 2, 3, 4, 5 ,6 ) 的分支状分子的方法[Ref 3]。类似于TAT，TAT2进入内涵体，不能溶解内涵体。TAT4、TAT5、TAT6都不能改进大分子传递，因为这些化合物结合到细胞质膜上不活跃。相比之下，TAT3是独特的，因为，该构造能够溶解内涵体并比其它多聚体类似物更有效地把大分子传递到细胞质膜(Fig
用闪光启动内涵体溶解的传递
用溶解内涵体的第三个有吸引力的方法用可见光激发内涵体里存在的TAT荧光复合物。Pellois研究组证明用TMR（tetramethylrhodamine，四甲基罗丹明）标记TAT的TMR-TAT在照射后几秒内能够溶解内涵体(Fig 2)。该作用是根据一旦激发TMR，膜上就产生活性单个游离重态氧分子[Ref 4]。他们的模型是多肽把附近的荧光素带到膜上，虽然荧光素当时不产生单个游离态氧，但是它局部导致膜组分轻易破坏。该方法是有趣的，因为它可能产生了一种方法学，研究者可采用该方法对传递事件在时间和空间上进行控制，允许他们实时研究某个既定分子在胞内浓度突然增加的作用。
图 2 一旦用绿光照射，荧光螯合物TMR-TAT就从内涵体释放出来。
未来的研究方向
许多问题仍需要解决：这些试剂在分子水平上是如何溶解膜的？在胞吞途经运输时被传递的大分子降解吗？溶解内涵体的生理作用是什么？解决这些问题来使内涵体溶解试剂活性达到最优传递条件。Pellois研究组目前也试验他们的方法用于对把转录因子传递到细胞内。现在的目标是重新编程和操作人类细胞以获得组织修复。最后，他们正采用从内涵体裂解获得教训来开发能有效裂解细菌膜的多肽试剂。这一方面，目的是学会如何杀死细菌而不杀死人的健康细胞。
参考文献
- Lee, Y. J.; Johnson, G.; Pellois, J. P. Biochemistry 2010, 49, 7854.
- Lee, Y. J.; Erazo-Oliveras, A.; Pellois, J. P. Chembiochem 2010, 11, 325.
- Angeles-Boza, A. M.; Erazo-Oliveras, A.; Lee, Y. J.; Pellois, J. P. Bioconjug Chem 2010, 21, 2164.
- Srinivasan, D.; Muthukrishnan, N.; Johnson, G. A.; Erazo-Oliveras, A.; Lim, J.; Simanek, E. E.; Pellois, J. P. PLoS ONE 2011, 6, e17732.