
HIV-1 TAT Protein Peptide源自人免疫缺陷病毒 (HIV-1) 的转录反式激活因子 (TAT),是一种穿透细胞的肽。TAT 可以增加异源蛋白质的产量和溶解度。
基本信息
- 英文名称:HIV‑1 TAT Protein Peptide,HIV‑1 TAT (48‑60)
- 中文名称:HIV‑1 反式激活蛋白多肽,HIV‑1 TAT 蛋白转导肽 (48‑60)
- 氨基酸全序列:Tyr‑Gly‑Arg‑Lys‑Lys‑Arg‑Arg‑Gln‑Arg‑Arg‑Arg
- 单字母序列:YGRKKRRQRRR
- 三字母序列:Tyr‑Gly‑Arg‑Lys‑Lys‑Arg‑Arg‑Gln‑Arg‑Arg‑Arg
- 分子量:1559.83
- 分子式:C₆₄H₁₁₈N₃₂O₁₄
- CAS 号:191936‑91‑1
- 等电点:理论 pI 约 12.70,属于强碱性阳离子多肽,富含精氨酸、赖氨酸碱性残基;N 端为游离酪氨酸氨基,C 端为游离精氨酸羧基,酪氨酸具备紫外吸收特征,可用于多肽定量。该多肽来源于 HIV‑1 TAT 蛋白 48‑60 位氨基酸片段,是经典蛋白转导域 PTD,人工固相合成多肽,无二硫键,广泛用于大分子胞内递送研究。
结构信息

HIV‑1 TAT Protein Peptide 为 11 个氨基酸线性阳离子多肽,无二硫键,无乙酰、酰胺末端修饰,N 端游离酪氨酸,C 端游离精氨酸。整条多肽高度富集带正电荷的精氨酸与赖氨酸,正电荷是细胞膜结合的关键;水溶液中主要为柔性无规卷曲构象,不存在稳定 α‑螺旋或者 β‑折叠二级结构;当接触细胞膜磷脂双分子层时,会发生构象诱导改变。多肽中连续多拷贝精氨酸残基是介导细胞穿透的核心结构,酪氨酸残基可用于荧光标记偶联。多肽两端为游离末端,在胞浆、血清蛋白酶环境中易被酶切降解;游离多肽在生理 pH 条件下整体带强正电。
作用机理
- 结构电荷基础:该 TAT 肽为阳离子细胞穿透肽,富含精氨酸、赖氨酸,生理条件下携带大量正电荷,是实现跨膜的结构基础。
- 细胞膜初始结合:依靠静电作用,与细胞膜表面带负电的糖胺聚糖、磷脂头部相结合,富集于细胞外膜表面,不依赖特定受体蛋白。
- 细胞入胞途径:低浓度可发生直接膜易位;常规实验浓度主要依靠巨胞饮、内吞作用完成能量依赖性的入胞,形成内体囊泡包裹肽与所携带的货物分子。
- 内体逃逸过程:进入内体后,借助肽段与膜脂质相互作用,破坏部分内体膜结构,使 TAT‑货物复合体释放进入细胞质,避免被溶酶体降解消耗。
- 核定位转运:序列同时具备核定位信号,入胞之后可介导自身及偶联货物通过核孔复合体向细胞核内转运。
- 货物共递送机制:可通过共价偶联或者基因融合方式,携带蛋白、多肽、核酸、纳米颗粒等膜不通透的货物,一同完成跨膜转运,本身不改变货物分子固有生物学活性。
- 浓度依赖性:跨膜通路会受多肽浓度、细胞类型、偶联货物的大小性质影响,不同条件下直接易位与内吞途径占比会发生变化。
研究进展
该多肽片段最早从 HIV‑1 的 TAT 转录激活蛋白中鉴定分离,发现 TAT 蛋白可以自主穿透细胞膜,后续确定 48‑60 区段为核心转导功能片段,开启细胞穿透肽 CPP 研究领域。早期研究证实该片段可以介导蛋白、多肽跨膜递送;后续大量工作探究其跨膜机制,明确硫酸乙酰肝素糖胺聚糖是细胞膜主要结合靶点。研究发现该多肽存在浓度依赖性毒性,高浓度会造成细胞膜损伤;血清环境下多肽易被蛋白酶降解,体内半衰期短。科研人员对该序列进行修饰改造,引入 D‑构型氨基酸、末端酰胺化,提升抗酶解能力。该多肽仅用于科研模型研究,没有直接作为人体治疗药物,部分衍生物处于药物前期研发阶段。
相关应用
- 蛋白递送:与目的蛋白基因融合或者共价偶联,将外源功能蛋白跨膜导入多种细胞,解决多数重组蛋白难以自主穿过细胞膜的问题,用于蛋白功能回补、酶活相关细胞实验。
- 多肽药物递送:作为载体搭载活性多肽,帮助治疗多肽穿透细胞膜,开展细胞层面药效评价,用于肿瘤、神经相关的体外药理研究。
- 核酸递送:介导质粒 DNA、siRNA、反义寡核苷酸进入细胞,辅助实现基因过表达或者基因沉默,改善核酸分子易被降解、跨膜能力差的缺陷。
- 纳米载体修饰:对脂质体、纳米粒等纳米材料表面修饰 TAT 肽,赋予纳米复合物细胞穿透能力,提升细胞摄取效率,多用于体外给药模型构建。
- 荧光示踪标记:偶联荧光染料,导入细胞后,用来研究多肽本身的胞内运输路径、亚细胞分布,也可示踪其所连接货物在细胞内的定位。
- 细胞模型工具:可介导货物入核,利用自带核定位能力,把大分子物质转运至细胞核,研究核内蛋白、核酸的生物学功能。
- 先导药物研发:在体外水平作为候选递送工具开展药理验证;受细胞毒性、体内非特异性分布等局限,大多停留在基础科研阶段,直接临床应用较少。
- 科研对照使用:实验设置 TAT‑空载对照组,排除多肽载体本身对细胞增殖、凋亡、信号通路带来的干扰,保证递送实验结果可靠。
溶解保存
- 溶解:多肽属于强碱性多肽,水溶性很好,可使用纯水、PBS、Tris‑HCl 缓冲液溶解;如果出现析出,微量稀醋酸调节 pH 即可改善溶解。避免强碱高温条件,防止肽键水解;酪氨酸尽量避光操作,防止氧化。
- 保存:冻干粉末密封避光‑20℃干燥条件长期保存;水溶液分装成小份‑20℃或者‑80℃冻存,严格避免反复冻融。水溶液 4℃条件只能短期存放,含有蛋白酶的生物体系建议现配现用。
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