Poly-L-lysine多聚赖氨酸的应用

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Poly-L-lysine的中文名为多聚赖氨酸简称PLL,分子式为L-Lys-(L-Lys)n-L-Lys·xHBr，分子量为150,000-300,000。Poly-L-lysine多聚赖氨酸是通过链霉菌属的细菌菌株自然发酵生产聚赖氨酸。链霉菌（Streptomyces albulus）最常用于科学研究，也用于ε-聚赖氨酸的商业生产。α-聚赖氨酸通过碱性缩聚反应合成制备。

赖氨酸前体含有两个氨基，一个在α-碳上，一个在ε-碳上。两者都可以是聚合的位置，产生α-聚赖氨酸或ε-多聚赖氨酸。聚赖氨酸是属于阳离子聚合物组的同多肽：在pH 7下，聚赖氨酸含有带正电荷的亲水性氨基。α-聚赖氨酸是一种合成聚合物，可由L-赖氨酸或D-赖氨酸组成。“L”和“D”是指赖氨酸中心碳的手性。这分别产生聚-L-赖氨酸（PLL）和聚-D-赖氨酸（PDL）。

α-聚赖氨酸通常用于涂覆组织培养器皿作为改善细胞粘附的附着因子。该现象基于带正电的聚合物和带负电的细胞或蛋白质之间的相互作用。虽然聚-L-赖氨酸（PLL）前体氨基酸天然存在，但聚-D-赖氨酸（PDL）前体是人造产物。因此认为后者对酶促降解具有抗性，因此可延长细胞粘附。ε聚赖氨酸（ε-聚大号赖氨酸，EPL）通常作为的约25-30同聚大号赖氨酸残基。根据研究，ε-聚赖氨酸被静电吸附到细菌的细胞表面，然后剥离外膜。这最终导致细胞质的异常分布，从而导致细菌发酵产生的细菌细胞的损伤。ε-聚-L-赖氨酸用作食品中的天然防腐剂。

研究应用^[6][7]

1.聚赖氨酸淀粉纳米颗粒基因载体的研制及应用

以可溶性淀粉为原料,利用反向微乳液法,加入交联剂三氯氧磷,制备了直径为50 nm左右带负电荷的交联淀粉纳米颗粒.以该纳米颗粒为内核,经多聚赖氨酸修饰,得到了多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒(PLL-StNP).对PLL-StNP进行了颗粒粒度、稳定性和电性的表征,并通过颗粒的体外细胞毒性检测、颗粒与DNA结合能力及细胞转染等方面的分析,发现多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒(PLL-StNP)有可能作为基因载体,在此基础上发展了多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒基因载体的构建与基因转染技术.作为非病毒基因载体,赖氨酸淀粉纳米颗粒具有基因装载量大、转染率高、细胞毒性低以及可生物降解等优点.

2.多聚赖氨酸-硅纳米颗粒的生物相容性研究

细胞转染和流式细胞仪分析在含血清培养基中多聚赖氨酸-硅纳米颗粒介导质粒DNA和反义寡核苷酸的转染能力,随后通过血浆蛋白反应滤过试验和红细胞聚集试验进一步评价其生物相容性。结果:在含血清培养基中,多聚赖氨酸-硅纳米颗粒介导质粒DNA和反义寡核苷酸传递的能力显著下降。多聚赖氨酸-硅纳米颗粒/DNA(/ODN)复合物可与小鼠血浆蛋白成分结合,并可引起红细胞聚集。结论:多聚赖氨酸-硅纳米颗粒可能与含血清培养基中的血浆蛋白相互作用,影响体外细胞转染效率。多聚赖氨酸-硅纳米颗粒可能与体内外周血血浆蛋白和外周血红细胞反应而影响其体内基因传递能力,其生物相容性还有待于进一步提高。

参考文献

[1] Sitterley,G.(2008).Poly-l-lysine cell attachment protocol.BioFiles,3(8),12.

[2] Shima,S.and Sakai H.(1977)."Polylysine produced by Streptomyces".Agricultural and Biological Chemistry.41(9):1807–1809.doi:10.1271/bbb1961.41.1807.

[3] Shima,S.;et al.(1984)."Antimicrobial action ofε-poly-L-lysine".Journal of Antibiotics.37(11):1449–1455.doi:10.7164/antibiotics.37.1449.PMID 6392269.

[4] GRAS Notice No.GRN 000135 Archived 2008-05-11 at the Wayback MachineHiraki,J.;et al.(2003).

[5] "Use of ADME studies to confirm the safety ofε-polylysine as a preservative in food".Regulatory Toxicology and Pharmacology.37(2):328–340.doi:10.1016/S0273-2300(03)00029-1.PMID 12726761.

[6] 多聚赖氨酸-硅纳米颗粒的生物相容性研究[J].朱诗国,甘凯,李征,沈守荣,向娟娟,李小玲,范松青,吕红斌,曾朝阳,李桂源.癌症.2003(10)

[7] 多聚赖氨酸淀粉纳米颗粒基因载体的研制及应用[J].肖苏尧,刘选明,童春义,刘俊,唐冬英,赵李剑.中国科学(B辑化学).2004(06)