大约八分之一的美国女性（≈12％）将在其一生中发展为浸润性乳腺癌。手术，化疗，放疗和激素处理是乳腺癌的主要治疗选择。在这里，我们显示来自黄蜂毒液（decoralin，Dec-NH 2）的天然抗菌肽（AMP）及其通过肽设计产生的合成变体显示出对抗癌细胞的有效活性。我们以增加的剂量测试衍生物，并且在低至12.5μmolL- 1的浓度下观察到抗癌活性，用于选择性靶向MCF-7乳腺癌细胞。流式细胞术测定进一步揭示用野生型（WT）肽Dec-NH 2处理导致MCF-7细胞坏死。另外的原子力显微镜（AFM）测量表明，与对照相比，当用铅肽处理时癌细胞膜的粗糙度显着增加。已确定生物物理特征如螺旋性，疏水性和净正电荷在肽的抗癌活性中起重要作用。实际上，肽疏水性和构象倾向的突然变化导致肽失活，而增加肽的净正电荷增强了它们的活性。我们提出了对乳腺癌细胞具有选择性活性的肽模板，使正常细胞不受影响。这些模板代表了用于设计选择性抗癌肽治疗剂的优异支架。
关键词： 乳腺癌; decoralin; MCF-7细胞; 肽设计; 选择性抗癌肽; 结构 - 活动关系
根据美国乳腺癌网站（http://www.breastcancer.org/symptoms/understand_bc/statistics），大约12％的美国女性患乳腺癌。目前的治疗方法，包括手术，化学疗法，放射疗法和激素操作，是高度侵入性的并且存在许多有害的副作用。因此，需要替代的抗癌疗法来破坏癌细胞并避免对正常宿主细胞的毒性。
抗菌肽（AMPs）由地球上几乎所有生物的先天免疫系统产生。这些药物代表了有前景的抗癌候选药物，因为它们除了对细菌[1]，病毒，寄生虫[2-8]和真菌[1,9,10]的活性外，还能杀死癌细胞[11]。到目前为止，文献中已描述> 2,500个AMP，根据抗菌肽数据库（http://aps.unmc.edu/AP/main.php），只有约10％的AMP具有抗癌活性。根据抗癌肽和蛋白质数据库，总共有大约600种抗癌/抗肿瘤肽（http://crdd.osdd.net/raghava/cancerppd/）。具有抗癌活性的那些AMP被称为抗癌肽（ACP）。自从他们最初的发现以来，ACP已成为传统化疗的一种有前途的替代方案[11,12]。ACPs是有前途的抗癌化合物，因为与现有疗法相比，它们具有更高的特异性和更低的获得性抗性发生率等优点[12-14]。
ACP来自各种来源，因此具有低同源性[15-18]。这些肽具有相似的特征，如正电荷，两亲结构，疏水环境中确定的二级结构，以及快速的抗癌活性[12,19]。螺旋结构是ACP最常见的结构基序。它们稳定的两亲结构往往是其抗癌活性的关键，因为它们能够结合膜[20]。它们的抗癌活性通常发生在微摩尔浓度[21]并且通常不伴有溶血活性，可能是因为红细胞膜和癌细胞之间存在结构差异，它们分别是两性离子和带负电荷的。结构 - 活性关系研究已经确定两亲性和极角是ACP侵入癌细胞或扰乱其膜所需的最重要的物理化学性质[22,23]。
2007年，Konno等人。描述了decoralin（Dec-Ser-Leu-Leu-Ser-Leu-Ile-Arg-Lys-Leu-Ile-Thr），一种来自Oreumenes decoratus黄蜂毒液的α-螺旋AMP [24]。此外，作者描述了其酰胺化类似物（Dec-NH 2），其显示出比其母体分子对革兰氏阳性细菌，革兰氏阴性细菌，真菌和原生动物更高的活性。然而，两种肽都具有高溶血活性，这限制了它们作为潜在疗法的用途。
托雷斯等人。合成具有单取代和双取代的Dec-NH 2类似物，其表现出增加的抗降解性和较低的溶血活性[9,10]。设计用于拟合亮氨酸拉链（LZ）模板[25,26]的两种Dec-NH 2类似物对红细胞具有最低的溶血活性，并保持母模板分子对革兰氏阳性细菌的抗菌活性，革兰氏阴性菌细菌和真菌。作者将这些活动归因于设计者肽的螺旋倾向[9]。另一项研究进一步重新设计了Dec-NH 2，产生了7个含有单或双取代的类似物[10]。这些衍生物被设计用于保持特定的物理化学特征，例如净正电荷，疏水性和两亲性，已知这些特征对于与膜相互作用是重要的，对微生物和癌细胞发挥生物活性，并抑制不需要的溶血活性[10]。
由于上述肽被设计成靶向带负电的细菌膜，我们推断它们的活性将转化为癌细胞，其膜也具有净负电荷。我们假设它们的构象趋势和物理化学性质能够与肿瘤细胞膜相互作用，导致随后的死亡。在本研究中，我们研究了Dec-NH 2，其LZ模板和单/双取代衍生物选择性杀死MCF-7乳腺癌细胞的能力。
Dec-NH 2是阳离子α-螺旋抗微生物和抗寄生虫肽[9,10,24]，富含Leu残基。我们考虑了这些特征，并设计了两种类似物，这些类似物用于亮氨酸拉链模板，其中Leu残基存在于七肽序列的“a”和“d”位置。该模板设计有利于通过Leu侧链相互作用进行螺旋稳定化[25,27]（图1 - [Leu] 8 -Dec-NH 2和[Leu] 10 -Dec-NH 2）。其余的Dec-NH 2衍生物通过合理引入单取代和双取代突变进行改造（图1）。为了在肽序列中引入净正电荷[28]，我们使用Lys而不是Arg，因为它具有优异的灵活性，潜在毒性细胞穿透肽的倾向较低[29]，疏水侧链减少，这与细胞毒性有关。[30]。此外，Lys残基比天然存在的黄蜂毒液肽中的Arg残基更频繁[31]。通过Leu和Phe取代野生型序列的残基将疏水性掺入序列中。之所以选择Leu是因为采用螺旋结构需要最少的能量[28]这有利于抗菌活性，并且在黄蜂毒液肽序列中以高频率发生[31]。另一方面，选择Phe是因为其体积和疏水性值较高[30]，因此可以评估在疏水面上添加芳香族残基对结构和生物功能的影响。此外，与Trp不同，Phe残基不是细胞穿透肽的主要成分[32]，它们通常具有细胞毒性，因此我们也选择合成含Trp的类似物。