CPPs是短肽，通常由5到30个氨基酸组成，具有独特的跨细胞膜能力。这些肽也被称为蛋白质转运结构域，其特点是能够促进各种分子货物的细胞内递送，CPPs通常富含精氨酸和赖氨酸等碱性残基，在生理pH值下具有整体正电荷，有助于它们与带负电荷的细胞膜的相互作用。CPPs可以根据其与治疗剂的相互作用及其序列特性进行分类。它们还可以被修饰以形成与货物的共价或非共价复合物。共价的CPP-货物结合物适用于寡核苷酸，但由于空间位阻，可能会干扰带电分子（如siRNA/miRNA）的生物活性。非共价的CPP，通常是两亲性肽，通过静电相互作用形成稳定的超分子复合物，适用于不同生物活性分子的传递。

本文依据细胞穿膜肽的化学性质进行分类，分别为两亲性CPP、阳离子CPP、阴离子CPP、嵌合体CPP及疏水性CPP，对于各种分类序列进行说明并列举部分序列及参考文献 ，以对于相关的细胞穿膜肽研究给与支持与借鉴。

一、阳离子CPPs

阳离子型细胞穿透肽富含带正电荷的氨基酸，如赖氨酸和精氨酸。正电荷增强了它们与细胞膜上带负电荷的成分（如磷脂和糖胺聚糖）的相互作用。源自 HIV-1 转录激活因子（TAT）蛋白的肽以及合成的寡精氨酸序列（如 R8 和 R9）是阳离子型细胞穿透肽的典型例子。这些肽通常依靠其电荷密度促进细胞进入，其中正电荷促进与细胞膜的结合，随后通过包括直接跨膜转运或内吞作用在内的多种拟议机制进入细胞。由于其简单性和高效性，TAT 和 R9 在研究中被广泛用于将包括蛋白质、核酸和纳米颗粒在内的各种货物递送至细胞。

1、TAT(47-57)

穿膜机制：巨胞饮作用、网格蛋白介导的内吞作用和小窝介导的内吞作用。

单字母 H2N-YGRKKRRQRRR-OH

多字母 H2N-Tyr-Gly-Arg-Lys-Lys-Arg-Arg-Gln-Arg-Arg-Arg-OH

氨基酸个数 11

分子式 C64H118N32O14

平均分子量(MW) 1559.83

参考文献：In Vivo Protein Transduction: Delivery of a Biologically Active Protein into the Mouse.” Science 285: 1569–1572.doi.org/10.1126/science.285.5433.1569体内蛋白质转导：将具有生物活性的蛋白质递送至小鼠体内

2、Penetratin

作用机制：反胶束、巨胞饮作用、网格蛋白介导的内吞作用以及小窝介导的内吞作用。

单字母 H2N-RQIKIWFQNRRMKWKK-OH

多字母 H2N-Arg-Gln-Ile-Lys-Ile-Trp-Phe-Gln-Asn-Arg-Arg-Met-Lys-Trp-Lys-Lys-OH

氨基酸个数 16

分子式 C104H168N34O20S1

平均分子量(MW) 2246.73

参考文献：Trojan Peptides: The Penetratin System for Intracellular Delivery.” Trends in Cell Biology 8: 84–87.doi.org/10.1016/S0962-8924(98)80017-2穿膜肽：用于细胞内递送的穿透素系统。

3、hPP10

作用机制：胞吞作用。

单字母 H2N-KIPLPRFKLKCIFCKKRRKR-OH

多字母 H2N-Lys-Ile-Pro-Leu-Pro-Arg-Phe-Lys-Leu-Lys-Cys-Ile-Phe-Cys-Lys-Lys-Arg-Arg-Lys-Arg-OH

氨基酸个数 20

分子式 C118H208N38O21S2

平均分子量(MW) 2559.29

参考文献：“Efficient Therapeutic Delivery by a Novel Cell-Permeant Peptide Derived from KDM4A Protein for Antitumor and Antifibrosis.” Oncotarget 7: 49075–49090. DOI10.18632/oncotarget.8682一种源自 KDM4A 蛋白的新型细胞渗透肽高效递送疗法用于抗肿瘤和抗纤维化

4、dNP2

作用机制：胞吞作用。

单字母 H2N-CKIKKVKKKGRKKIKKVKKKGRK-OH

多字母 H2N-Cys-Lys-Ile-Lys-Lys-Val-Lys-Lys-Lys-Gly-Arg-Lys-Lys-Ile-Lys-Lys-Val-Lys-Lys-Lys-Gly-Arg-Lys-OH

氨基酸个数 23

分子式 C125H245N43O24S1

平均分子量(MW) 2766.62

参考文献：dNP2 is a Blood-Brain Barrier-Permeable Peptide Enabling ctCTLA-4 Protein Delivery to Ameliorate Experimental Autoimmune Encephalomyelitis.” Nature Communications 6: 8244.【doi.org/10.1038/ncomms9244】dNP2 是一种可穿透血脑屏障的肽，能够将 ctCTLA-4 蛋白递送至体内以改善实验性自身免疫性脑脊髓炎

二、两亲性CPPs

两亲性细胞穿透肽（CPPs）同时具有疏水和亲水区域，这使它们既能与水性环境相互作用，又能与细胞膜的脂质双层相互作用。它们能够形成α-螺旋或β-折叠结构，从而有助于插入脂质双层。它们通常形成能与膜脂质有效相互作用的结构，有助于自身的摄取。其结构使得这些肽能够局部破坏膜或暂时形成孔隙，从而促进自身或货物的摄取。例如，Penetratin 是一种源自果蝇 Antennapedia 家族结构域蛋白第三螺旋的 16 个氨基酸肽，它结合了疏水和带正电荷的残基，具有两亲性。它主要通过内吞作用进入细胞，但在特定环境和货物条件下也能直接转运。它们已被证明能有效地将各种不同的生物活性货物运输穿过细胞膜。

这些细胞穿透肽（CPPs）会根据环境的不同采用特定的二级结构，如α-螺旋、β-折叠或无规卷曲。它们的效率与这些结构的稳定性和动态性有关。二级结构的形成有助于与膜的相互作用，并促进内吞作用或直接跨膜转运，这取决于结构的具体情况。

1、MPG

作用机制：水孔形成，反胶束

单字母 H2N-GALFLGFLGAAGSTMGAWSQPKKKRKV-OH

多字母 H2N-Gly-Ala-Leu-Phe-Leu-Gly-Phe-Leu-Gly-Ala-Ala-Gly-Ser-Thr-Met-Gly-Ala-Trp-Ser-Gln-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-OH

氨基酸个数 27

分子式 C129H208N36O32S1

平均分子量(MW) 2807.32

参考文献：“Insight Into the Mechanism of the Peptide-Based Gene Delivery System MPG: Implications for Delivery of siRNA Into Mammalian Cells.” Nucleic Acids Research 31: 2717–2724.【DOI: 10.1093/nar/gkg385】肽基基因传递系统 MPG 的作用机制研究：对小干扰 RNA 递送入哺乳动物细胞的意义

2、αR5W4

作用机制：胞吞作用

单字母 H2N-RRWWRRWWR-OH

多字母 H2N-Arg-Arg-Trp-Trp-Arg-Arg-Trp-Trp-Arg-OH

氨基酸个数 9

分子式 C74H102N28O10

平均分子量(MW) 1543.78

参考文献：“Restoring Cellular Copper Homeostasis in Alzheimer Disease: A Novel Peptide Shuttle is Internalized by an ATP-dependent Endocytosis Pathway Involving Rab5-and Rab14endosomes.” Frontiers in Molecular Biosciences 11: 1355963.【DOI: 10.3389/fmolb.2024.1355963】阿尔茨海默病中恢复细胞铜稳态：一种新型肽转运体通过依赖 ATP 的内吞作用途径被内化，该途径涉及 Rab5 和 Rab14 内体

3、(WH)5

单字母 H2N-WHWHWHWHWH-OH

多字母 H2N-Trp-His-Trp-His-Trp-His-Trp-His-Trp-His-OH

氨基酸个数 10

分子式 C85H87N25O11

平均分子量(MW) 1634.76

参考文献：“Efficient Intracellular Delivery of Cell-Impermeable Cargo Molecules by Peptides Containing Tryptophan and Histidine.” Molecules (Basel, Switzerland) 23: 1536.【DOI: 10.3390/molecules23071536】含色氨酸和组氨酸的肽可高效实现细胞内不通透的货物分子的细胞内递送

三、阴离子CPPs

1、p28

作用机制：直接穿透和小窝内吞作用

单字母 H2N-LSTAADMQGVVTDGMASGLDKDYLKPDD-OH

多字母 H2N-Leu-Ser-Thr-Ala-Ala-Asp-Met-Gln-Gly-Val-Val-Thr-Asp-Gly-Met-Ala-Ser-Gly-Leu-Asp-Lys-Asp-Tyr-Leu-Lys-Pro-Asp-Asp-OH

氨基酸个数 28

分子式 C122H197N31O47S2

平均分子量(MW) 2914.18

参考文献：“Chirality Switching Within an Anionic Cell-Penetrating Peptide Inhibits Translocation Without Affecting Preferential Entry.” Molecular Pharmaceutics 12: 140–149.【DOI: 10.1021/mp500495u】在阴离子细胞穿透肽内发生的手性转换抑制了转运而不影响优先进入

2、Roseltide rT7

作用机制：直接穿透和胞饮作用

单字母 H2N-CVSSGIVDACSECCEPDKCIIMLPTWPPRYVCSV-OH

多字母 H2N-Cys-Val-Ser-Ser-Gly-Ile-Val-Asp-Ala-Cys-Ser-Glu-Cys-Cys-Glu-Pro-Asp-Lys-Cys-Ile-Ile-Met-Leu-Pro-Thr-Trp-Pro-Pro-Arg-Tyr-Val-Cys-Ser-Val-OH

氨基酸个数 34

分子式 C158H251N39O49S7

平均分子量(MW) 3705.37

参考文献：“Roseltide rT7 Is a Disulfide-Rich, Anionic, and Cell-penetrating Peptide That Inhibits Proteasomal Degradation.” Journal of Biological Chemistry 294: 19604–19615.【doi.org/10.1074/jbc.ra119.010796】富含二硫键的阴离子细胞穿透肽 Roseltide rT7 可抑制蛋白酶体降解

3、SAP(E)

作用机制：胞吞作用

单字母 H2N-VELPPPVELPPPVELPPP-OH

多字母 H2N-Val-Glu-Leu-Pro-Pro-Pro-Val-Glu-Leu-Pro-Pro-Pro-Val-Glu-Leu-Pro-Pro-Pro-OH

氨基酸个数 18

分子式 C93H146N18O25

平均分子量(MW) 1916.26

参考文献：“Design, Synthesis and Characterization of a New Anionic Cell-Penetrating Peptide: SAP(E).” European Journal of Chemical Biology 12: 896–903。【doi.org/10.1002/cbic.201000679】一种新型阴离子细胞穿透肽 SAP(E) 的设计、合成与表征

四、疏水性CPPs

疏水性细胞穿透肽主要包含疏水性或非极性氨基酸，这有助于它们与膜的脂质成分相互作用。一些较大蛋白质结构域中起细胞穿透肽作用的片段主要为疏水性，使它们能够与细胞膜结合得足够深，从而启动转运。这些细胞穿透肽可能像两亲性肽一样插入膜中，但更多地依赖其疏水性相互作用来穿过膜屏障。C105Y 就是这种情况，它在没有内吞作用的条件下，被证明能非常有效地通过直接膜转运进入细胞。

1、TP10

作用机制：内吞作用、反胶束和地毯模型

单字母 H2N-AGYLLGKINLKALAALAKKIL-OH

多字母 H2N-Ala-Gly-Tyr-Leu-Leu-Gly-Lys-Ile-Asn-Leu-Lys-Ala-Leu-Ala-Ala-Leu-Ala-Lys-Lys-Ile-Leu-OH

氨基酸个数 21

分子式 C104H184N26O24

平均分子量(MW) 2182.73

参考文献：“Development of Hydrophobic Cell-Penetrating Stapled Peptides as Drug Carriers.” International Journal of Molecular Sciences 24: 11768.【DOI: 10.3390/ijms241411768】疏水性细胞穿透型环肽药物载体的开发

2、SG3 

作用机制：胞吞作用

单字母 H2N-RLSGMNEVLSFRWL-OH

多字母 H2N-Arg-Leu-Ser-Gly-Met-Asn-Glu-Val-Leu-Ser-Phe-Arg-Trp-Leu-OH

氨基酸个数 14

分子式 C77H122N22O20S1

平均分子量(MW) 1707.99

参考文献：“An Unusual Cell Penetrating Peptide Identified Using a Plasmid Display-Based Functional Selection Platform.” ACS Chemical Biology 6: 484–491.【DOI: 10.1021/cb100423u】利用基于质粒展示的功能筛选平台鉴定出的一种不同寻常的细胞穿透肽

3、C105Y 

单字母 H2N-CSIPPEVKFNKPFVYLI-OH

多字母 H2N-Cys-Ser-Ile-Pro-Pro-Glu-Val-Lys-Phe-Asn-Lys-Pro-Phe-Val-Tyr-Leu-Ile-OH

氨基酸个数 17

分子式 C97H148N20O23S1

平均分子量(MW) 1994.4

参考文献：“Mechanism of Uptake of C105Y, a Novel Cell-Penetrating Peptide.” Journal of Biological Chemistry 281: 1233–1240。【DOI: 10.1074/jbc.M509813200】新型细胞穿透肽 C105Y 的摄取机制

五、嵌合体CPPs

嵌合型细胞穿透肽（CPPs）是通过将不同 CPP 或其他功能蛋白的序列或功能域组合设计而成，以增强其特性，如特异性、效率或货物携带能力。例如，融合肽将 TAT 与另一序列结合，以提高特异性或细胞靶向性，即属此类情况。细胞进入机制取决于亲本肽特征的组合，这可能允许与细胞的定制化相互作用，并改善细胞内递送。例如，Transportan 肽最初是通过将神经肽加兰肽的 N 端序列与黄蜂毒肽 Mastoparan 相连接而设计的，因此兼具疏水性和亲水性特征，增强了与细胞膜相互作用的能力。Pep-1 是另一种旨在改善蛋白质细胞内递送的合成肽。它包含一个有助于与货物形成稳定复合物的序列，该序列包含来自 SV40 T 抗原和 TAT 的肽序列。通常，Pep-1 通过与货物形成非共价复合物进入细胞，从而实现高效细胞摄取，无需共价键合，并已被用于将大分子蛋白质甚至全长质粒递送至细胞内。

这些细胞穿透肽（CPPs）展示了此类肽在结构和起源方面的多样性。每种类型的细胞穿透肽都经过专门设计，以适应特定类型的细胞摄取和递送应用，这反映了细胞穿透肽技术在生物医学领域中动态且适应性强的特性，并且每种都有其独特的优点和局限性，从而影响其在药物递送、基因治疗或作为细胞生物学研究工具方面的适用性。了解这些肽的基本特性使研究人员能够设计出更有效的细胞穿透肽，以满足特定的治疗需求或实验条件。

1、Pep-1

作用机制：直接穿透

单字母 H2N-KETWWETWWTEWSQPKKKRKV-OH

多字母 H2N-Lys-Glu-Thr-Trp-Trp-Glu-Thr-Trp-Trp-Thr-Glu-Trp-Ser-Gln-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-OH

氨基酸个数 21

分子式 C136H195N35O33

平均分子量(MW) 2848.22

参考文献：“A Peptide Carrier for the Delivery of Biologically Active Proteins into Mammalian Cells.” Nature Biotechnology 19: 1173–1176.【 DOI: 10.1038/nbt1201-1173】一种用于将生物活性蛋白质递送至哺乳动物细胞的肽载体

2、Transportan

作用机制：内吞作用、反胶束模型和地毯模型

单字母 H2N-GWTLNSAGYLLGKINLKALAALAKKIL-OH

多字母 H2N-Gly-Trp-Thr-Leu-Asn-Ser-Ala-Gly-Tyr-Leu-Leu-Gly-Lys-Ile-Asn-Leu-Lys-Ala-Leu-Ala-Ala-Leu-Ala-Lys-Lys-Ile-Leu-OH

氨基酸个数 27

分子式 C134H226N34O33

平均分子量(MW) 2841.44

参考文献：“Cell Penetration by Transportan.” FASEB Journal: Official Publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology 12: 67–77.【 DOI: 10.1096/fasebj.12.1.67】Transportan 的细胞穿透作用

细胞穿透肽（CPPs）的设计与合成方面的进步，以及对其与细胞膜和细胞内通路相互作用的更深入理解，不断提高了其在药物递送中的实用性。刺激响应型CPPs的开发、靶向递送系统以及将CPPs与其他递送技术相结合的混合方法，是有望解决当前局限性并拓展CPPs在临床应用潜力的有前景领域。尽管进行了大量研究，但不同CPPs进入细胞的确切机制仍未完全明了。特定CPP在不同条件下是通过直接转运、内吞作用还是两者结合的方式进入细胞，这种不确定性使得更高效CPPs的设计变得复杂，还需要进一步研究。此外，开发能够使CPPs选择性地将货物递送至特定细胞类型或组织的靶向策略，以减少副作用并增强治疗效果，这一需求也十分迫切。应对所有这些挑战需要多学科方法，结合细胞生物学、化学、药理学和材料科学的见解。细胞穿透肽（CPP）设计方面的进展，例如引入靶向基序、稳定化修饰或智能响应系统，以及对其作用机制进行更深入的研究，对于克服当前局限性并增强基于CPP的疗法的临床适用性至关重要。