芳香族阳离子肽及其用途转让专利
申请号 : CN201280061936.4
文献号 : CN104114181B
文献日 : 2017-06-09
发明人 : D·特拉维斯·威尔逊 , 黑兹尔·H·司徒 , 亚历克斯·比尔克
申请人 : 康奈尔大学 , 康肽德生物医药技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于环境污染物的生物修复的组合物,所述组合物包含:表达芳香族阳离子肽D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2的重组细菌。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中所述重组细菌包含编码所述芳香族阳离子肽的核酸序列。
3.根据权利要求2所述的组合物,其中所述核酸序列在诱导型启动子的控制下表达。
4.根据权利要求2所述的组合物,其中所述核酸序列在组成型启动子的控制下表达。
5.根据权利要求2所述的组合物,其中所述核酸序列包含质粒DNA。
6.根据权利要求2所述的组合物,其中所述核酸序列包含基因组插入片段。
7.根据权利要求1所述的组合物,其中所述重组细菌源自表7中列出的细菌物种。
8.一种用于环境污染物的生物修复的方法,所述方法包括:使含有环境污染物的材料与生物修复组合物接触,所述生物修复组合物包含表达芳香族阳离子肽D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2的重组细菌。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述环境污染物包含金属。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述金属包含Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、Cn、Al、Ga、In、Sn、Ti、Pb或Bi。
11.根据权利要求8所述的方法,其中所述环境污染物包含非金属。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述非金属包含硫酸盐。
13.根据权利要求8所述的方法,其中所述环境污染物包含高氯酸盐。
14.根据权利要求8所述的方法,其中所述环境污染物包含NH4ClO4、CsClO4、LiClO4、Mg(ClO4)2、HClO4、KClO4、RbClO4、AgClO4或NaClO4。
15.根据权利要求8所述的方法,其中所述环境污染物包含HNO3和硝酸盐。
16.根据权利要求15所述的方法,其中所述硝酸盐包含LiNO3、NaNO3、KNO3、RbNO3、CsNO3、Be(NO3)2、Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Sr(NO3)2、Ba(NO3)2、Sc(NO3)3、Cr(NO3)3、Mn(NO3)2、Fe(NO3)3、Co(NO3)2、Ni(NO3)2、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Pd(NO3)2、Cd(NO3)2、Hg(NO3)2、Pb(NO3)2或Al(NO3)3。
17.根据权利要求8所述的方法,其中所述环境污染物包含放射性核素。
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述放射性核素包含锕系元素。
19.根据权利要求17所述的方法,其中所述放射性核素包含铀。
20.根据权利要求8所述的方法,其中所述环境污染物包含甲基-叔丁基醚(MTBE)、氯乙烯或二氯乙烯。
21.根据权利要求8所述的方法,其中生物修复原位进行。
22.根据权利要求8所述的方法,其中生物修复非原位进行。
23.根据权利要求8所述的方法,其中所述细菌包含编码所述芳香族阳离子肽的核酸序列。
24.根据权利要求23所述的方法,其中所述核酸序列在诱导型启动子的控制下表达。
25.根据权利要求23所述的方法,其中所述核酸序列在组成型启动子的控制下表达。
26.根据权利要求23所述的方法,其中所述核酸序列包含质粒DNA。
27.根据权利要求23所述的方法,其中所述核酸序列包含基因组插入片段。
28.根据权利要求8所述的方法,其中所述重组细菌源自表7中列出的细菌物种。
说明书 :
芳香族阳离子肽及其用途
技术领域
发明内容
NH2(SS-31)。在一些实施例中,该肽包含下述中的一种或多种:
肽或其盐例如乙酸盐或三氟乙酸盐接触。另外或可替代地,在一些实施例中,该方法涉及增
强含有细胞色素c的样品中通过细胞色素c的电子扩散,包括使样品与有效量的芳香族阳离
子肽接触。另外或可替代地,在一些实施例中,该方法涉及增强含有细胞色素c的样品中的
细胞色素c中的电子容量,包括使样品与有效量的芳香族阳离子肽接触。另外或可替代地,
在一些实施例中,该方法涉及诱导含有细胞色素c的样品中的围绕细胞色素c的新型π-π相
互作用,包括使样品与有效量的芳香族阳离子肽接触。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包
含D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2。另外或可替代地,在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含Phe-
D-Arg-Phe-Lys-NH2。在一些实施例中,该方法包括使样品与芳香族阳离子肽(例如D-Arg-
Dmt-Lys-Phe-NH2或Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2)和心磷脂接触。在一些实施例中,该方法包括
使样品与心磷脂接触。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-
NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-
36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
例如晶体管;发光元件例如发光二极管;电荷储存或蓄积装置,例如光伏装置;二极管;集成电路;固态装置;或任何其他有机电子装置。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含D-Arg-
Dmt-Lys-Phe-NH2。另外或可替代地,在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含Phe-D-Arg-
Phe-Lys-NH2。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-
19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
个或多个线粒体中。在一些实施例中,线粒体是分离的。在其他实施例中,线粒体存在于细
胞或细胞制剂中。在一些实施例中,细胞色素c掺杂芳香族阳离子肽或其盐,例如乙酸盐或
三氟乙酸盐。在一些实施例中,细胞色素c掺杂芳香族阳离子肽或其盐(例如乙酸盐或三氟
乙酸盐)和心磷脂。在一些实施例中,细胞色素c掺杂心磷脂。在一些实施例中,芳香族阳离
子肽包含D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2。另外或可替代地,在一些实施例中,芳香族阳离子肽包
含Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)
Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-
37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
(mitoplast)中的呼吸。在一些实施例中,使含有线粒体和/或细胞色素耗尽的丝状体的样
品与有效量的芳香族阳离子肽或其盐接触。在一些实施例中,使含有线粒体和/或细胞色素
耗尽的丝状体的样品与有效量的芳香族阳离子肽或其盐和心磷脂接触。在一些实施例中,
使含有线粒体和/或细胞色素耗尽的丝状体的样品与有效量的心磷脂接触。在一些实施例
中,线粒体以纯化、分离和/或浓缩形式存在于样品中。在一些实施例中,线粒体以天然形式存在于样品中。例如,在一些实施例中,线粒体存在于细胞或细胞制剂中。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2。另外或可替代地,在一些实施例中,芳香族
阳离子肽包含Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-
Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-
Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
例中,传感器包括掺杂一定水平的本文公开的芳香族阳离子肽或其盐(例如乙酸盐或三氟
乙酸盐)和心磷脂的细胞色素c。在一些实施例中,传感器包括掺杂一定水平的心磷脂的细
胞色素c。在一些实施例中,传感器包括仪表,以测量由芳香族阳离子肽、肽和心磷脂或心磷脂水平的改变诱导的细胞色素c特性的改变。在一些实施例中,肽或心磷脂或两者的水平响
应细胞色素c的温度和细胞色素c的pH中的至少一种的变化而改变。在一些实施例中,特性
是电导率,并且仪表包括与细胞色素c电连通的阳极和阴极。在一些实施例中,特性是光致
发光,并且仪表包括光检测器,以测量下述中的至少一种的改变:由掺杂一定水平的本发明
芳香族阳离子肽或芳香族阳离子肽和心磷脂或心磷脂的细胞色素c发出的光强度,和由掺
杂肽的细胞色素c或掺杂肽和心磷脂的细胞色素c或掺杂心磷脂的细胞色素c发出的光波
长。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2。另外或可替代地,在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2。在一些实施例中,芳香族阳离
子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;
Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-
Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
例中,该方法包括测量掺杂一定水平的芳香族阳离子肽或其盐(例如乙酸盐或三氟乙酸盐)
和心磷脂的细胞色素c的特性的改变。在一些实施例中,该方法包括测量掺杂心磷脂的细胞
色素c的特性的改变。在一些实施例中,测量的改变由芳香族阳离子肽、心磷脂或肽和心磷
脂水平的改变诱导。在一些实施例中,肽、心磷脂或肽和心磷脂的水平响应细胞色素c的温
度和细胞色素c的pH中的至少一种的变化而改变。在一些实施例中,特性是电导率、光致发
光强度和光致发光波长中的至少一种。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含D-Arg-Dmt-
Lys-Phe-NH2。另外或可替代地,在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含Phe-D-Arg-Phe-
Lys-NH2。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-
(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-
(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
实施例中,开关包含细胞色素c和心磷脂的源。在一些实施例中,肽、心磷脂和肽或心磷脂与细胞色素c连通。在一些实施例中,提供了致动器,以控制与细胞色素c连通的肽、肽和心磷
脂或心磷脂的量。在一些实施例中,致动器控制细胞色素c的温度和细胞色素c的pH中的至
少一种。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2。另外或可替代地,在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2。在一些实施例中,芳香族
阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
括改变与细胞色素c连通的芳香族阳离子肽或其盐(例如乙酸盐或三氟乙酸盐)和心磷脂的
水平。在一些实施例中,该方法包括改变与细胞色素c连通的心磷脂的水平。在一些实施例
中,改变肽、心磷脂或肽和心磷脂的水平包括改变细胞色素c的温度和细胞色素c的pH中的
至少一种。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2。另外或可替代
地,在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,
β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;
D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
或三氟乙酸盐)的细胞色素c和刺激来自细胞色素c的光发射的源。在一些实施例中,发光元
件包含掺杂有效量的芳香族阳离子肽例如D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2和/或Phe-D-Arg-Phe-
Lys-NH2或其盐(例如乙酸盐或三氟乙酸盐)和心磷脂的细胞色素c和刺激来自细胞色素c的
光发射的源。在一些实施例中,发光元件包含掺杂有效量的心磷脂的细胞色素c和刺激来自
细胞色素c的光发射的源。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)
Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-
37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
D-Arg-Phe-Lys-NH2的细胞色素c。在一些实施例中,该方法包括刺激掺杂有效量的芳香族
阳离子肽或其盐(例如乙酸盐或三氟乙酸盐)例如D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2和/或Phe-D-
Arg-Phe-Lys-NH2和心磷脂的细胞色素c。在一些实施例中,该方法包括刺激掺杂有效量的
心磷脂的细胞色素c。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-
NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-
36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
三氟乙酸盐中的一种或多种。在一些实施例中,细胞色素c生物传感器包括本文公开的芳香
族阳离子肽或其盐例如乙酸盐或三氟乙酸盐和心磷脂中的一种或多种。在一些实施例中,
细胞色素c生物传感器包括心磷脂。在一些实施例中,掺杂肽、掺杂心磷脂或掺杂肽/心磷脂
的细胞色素c充当生物传感器内的氧化还原活性酶和电极之间的介质。在一些实施例中,掺
杂肽的细胞色素c直接固定在生物传感器的电极上。在一些实施例中,掺杂肽/心磷脂的细
胞色素c直接固定在生物传感器的电极上。在一些实施例中,掺杂心磷脂的细胞色素c直接
固定在生物传感器的电极上。在一些实施例中,肽、心磷脂或肽和心磷脂与生物传感器内的
细胞色素c连接。在一些实施例中,肽、心磷脂或肽和心磷脂不与细胞色素c连接。在一些实
施例中,心磷脂、肽或细胞色素c中的一种或多种固定在生物传感器内的表面上。在一些实
施例中,心磷脂、肽或细胞色素c中的一种或多种在生物传感器内可自由扩散。在一些实施
例中,生物传感器包括肽D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2。另外或可替代地,在一些实施例中,生物传感器包括芳香族阳离子肽Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2。另外或可替代地,在一些实施例中,
芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-
L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap
是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
组细菌。在一些实施例中,重组细菌包含编码一种或多种芳香族阳离子肽的核酸。在一些实
施例中,核酸在诱导型启动子的控制下表达。在一些实施例中,核酸在组成型启动子的控制
下表达。在一些实施例中,核酸包含质粒DNA。在一些实施例中,核酸包含基因组插入片段。
在一些实施例中,重组细菌源自表7中列出的细菌物种。
包含表达一种或多种芳香族阳离子肽的重组细菌。在一些实施例中,本文公开的方法包括
用于异化金属还原的方法。在一些实施例中,金属包含Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Rf、Db、Sg、Bh、Hs、Cn、Al、Ga、In、Sn、Ti、Pb或Bi。在一些实施例中,本文公开的方法包括用于非金属的异化还原的方法。在一些实施例中,非金属包含硫酸盐。在一些实施例中,本文公开的方法包括用于高氯酸盐的异
化还原的方法。在一些实施例中,高氯酸盐包含NH4ClO4、CsClO4、LiClO4、Mg(ClO4)2、HClO4、KClO4、RbClO4、AgClO4或NaClO4。在一些实施例中,本文公开的方法包括用于异化硝酸盐还原的方法。在一些实施例中,硝酸盐包含HNO3、LiNO3、NaNO3、KNO3、RbNO3、CsNO3、Be(NO3)2、Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Sr(NO3)2、Ba(NO3)2、Sc(NO3)3、Cr(NO3)3、Mn(NO3)2、Fe(NO3)3、Co(NO3)2、Ni(NO3)2、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Pd(NO3)2、Cd(NO3)2、Hg(NO3)2、Pb(NO3)2或Al(NO3)3。在一些实施例中,本文公开的方法包括用于放射性核素的异化还原的方法。在一些实施例中,放射性核
素包含锕系元素。在一些实施例中,放射性核素包含铀。在一些实施例中,本文公开的方法
包括用于甲基-叔丁基醚(MTBE)、氯乙烯或二氯乙烯的异化还原的方法。
动子的控制下表达。在一些实施例中,核酸在组成型启动子的控制下表达。在一些实施例
中,核酸包含质粒DNA。在一些实施例中,核酸包含基因组插入片段。在一些实施例中,重组细菌源自表7中列出的细菌物种。
附图说明
(TBE)缓冲液pH7的溶液中的细胞色素c的循环伏安图的图。
Lys-Phe-NH2(SPI-231)保护细胞色素c的血红素环境不受CL的酰基链影响的图表。
Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37)和D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231)防止细胞色素c/CL复合物中
的过氧化物酶活性的图表。
具体实施方式
另有定义,本文使用的所有技术和科学术语一般具有与本发明所属领域普通技术人员通常
理解相同的含义。
提供,包括Current Protocols in Molecular Biology,第I-III卷,Ausubel,编辑(1997);
Sambrook等人,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第二版(Cold Spring Harbor
Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY,1989)。
外(静脉内、肌内、腹膜内或皮下)或局部。施用包括自施用和通过另一者的施用。
是由遗传密码编码的氨基酸,以及以后修饰的氨基酸,例如羟脯氨酸、γ-羧基谷氨酸盐和
O-磷酸丝氨酸。氨基酸类似物指这样的化合物,其具有与天然存在的氨基酸相同的基本化
学结构,即与氢、羧基、氨基和R基结合的α-碳,例如高丝氨酸、正亮氨酸、甲硫氨酸亚砜、甲硫氨酸甲基锍。此类类似物具有经修饰的R基(例如正亮氨酸)或经修饰的肽主链,但保留与
天然存在的氨基酸相同的基本化学结构。氨基酸模拟物指这样的化学化合物,其具有不同
于氨基酸的一般化学结构的结构,但以类似于天然存在的氨基酸的方式起作用。氨基酸在
本文中可由其通常已知的三字母符号或由IUPAC-IUB生物化学命名委员会推荐的单字母符
号提及。
的特征,例如一般健康、年龄、性别、体重和对药物的耐受。它还将取决于疾病的程度、严重性和类型。取决于这些及其他因素,技术人员将能够测定适当剂量。组合物还可与一种或多
种另外的治疗性化合物组合施用。在一些实施例中,术语“有效量”指足以实现所需电子或
电导效应例如以促进或增强电子转移的数量。
离的芳香族阳离子肽或分离的细胞色素c蛋白质将不含这样的材料,其将干扰试剂的诊断
或治疗用途,或干扰肽的电导或电子特性。此类干扰材料可包括酶、激素及其他蛋白质性和
非蛋白质性溶质。
因编码的氨基酸以外的氨基酸。多肽包括通过天然过程例如翻译后加工、或通过本领域众
所周知的化学修饰技术进行修饰的氨基酸序列。
并且其中达到一些生物学或医学相关结果。
性。
芳香族阳离子肽中存在的氨基酸的最大数目是由肽键共价连接的约二十个氨基酸。适当
地,氨基酸的最大数目是约十二、约九或约六。
的α位置处。氨基酸可以是天然存在的。天然存在的氨基酸包括例如在哺乳动物蛋白质中通
常发现的二十种最常见的左旋(L)氨基酸,即丙氨酸(Ala)、精氨酸(Arg)、天冬酰胺(Asn)、
天冬氨酸(Asp)、半胱氨酸(Cys)、谷氨酰胺(Gln)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、组氨酸
(His)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、赖氨酸(Lys)、甲硫氨酸(Met)、苯丙氨酸(Phe)、脯氨酸(Pro)、丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)、色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和缬氨酸(Val)。其他天然存在的氨基酸包括例如在与蛋白质合成不相关的代谢过程中合成的氨基酸。例如,氨基酸
鸟氨酸和瓜氨酸在尿素生产过程中的哺乳动物代谢中合成。天然存在的氨基酸的另一个例
子包括羟脯氨酸(Hyp)。
酸是这样的氨基酸,其通常在活生物体中的正常代谢过程中未合成,并且在蛋白质中未天
然存在。另外,天然存在的氨基酸适当地也不由常见蛋白酶识别。天然存在的氨基酸可存在
于肽中的任何位置处。例如,非天然存在的氨基酸可在N末端、C末端或N末端和C末端之间的
任何位置处。
的一些例子包括邻、间和对氨基苯乙酸和γ-苯基-β-氨基丁酸。非天然存在的氨基酸包括
天然存在的氨基酸的衍生物。天然存在的氨基酸的衍生物可例如包括一个或多个化学基团
对天然存在的氨基酸的添加。
或二乙胺。另一个衍生化例子包括由例如甲醇或乙醇酯化。另一种此类修饰包括赖氨酸、精
氨酸或组氨酸残基的氨基的衍生化。例如,此类氨基可以是酰化的。一些合适的酰基包括例
如苯甲酰基或包含上文提及的C1-C4烷基中的任一个的烷酰基例如乙酰基或丙酰基。
任一个,以及L-和/或D-非天然存在的氨基酸。D-氨基酸通常不存在于蛋白质中,尽管它们
在某些肽抗生素中发现,所述肽抗生素由细胞的正常核糖体蛋白合成机制以外的方法合
成。如本文使用的,D-氨基酸视为非天然存在的氨基酸。
在一个实施例中,该肽仅具有D-氨基酸,且不具有L-氨基酸。如果该肽含有蛋白酶敏感的氨
基酸序列,则氨基酸中的至少一个优选是非天然存在的D-氨基酸,由此赋予蛋白酶抗性。蛋
白酶敏感序列的例子包括由常见蛋白酶例如内肽酶和胰蛋白酶容易切割的两个或更多个
连接的碱性氨基酸。碱性氨基酸的例子包括精氨酸、赖氨酸和组氨酸。
总数目在下文将被称为(r)。下文讨论的净正电荷的最小数目均在生理pH下。如本文使用的
术语“生理pH”指在哺乳动物机体的组织和器官的细胞中的正常pH。例如,人的生理pH通常
为大约7.4,但哺乳动物中的正常生理pH可以是约7.0-约7.8的任何pH。
氨基酸包括L-赖氨酸、L-精氨酸和L-组氨酸。在生理pH下带负电的天然存在的氨基酸包括
L-天冬氨酸和L-谷氨酸。
基酸(即Glu)和四个带正电的氨基酸(即两个Arg残基、一个Lys和一个His)。因此,上述肽具
有净正电荷三。
中,净正电荷的最小数目(pm)和氨基酸残基总数目(r)之间的关系如下:
(pm) 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7
电荷的最小数目(pm)和氨基酸残基总数目(r)之间的关系如下:
(pm) 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10
正电荷和更优选地最少三个净正电荷。
酸包括氨基酸组氨酸、色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸。例如,六肽Lys-Gln-Tyr-D-Arg-Phe-Trp具有净正电荷二(由赖氨酸残基和精氨酸残基贡献)以及三个芳香族基团(由酪氨酸、苯丙
氨酸和色氨酸残基贡献)。
以是1之外。在该实施例中,芳香族基团的最小数目(a)和净正电荷的总数目(pt)之间的关
系如下:
(a) 1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7
族氨基酸残基的最小数目(a)和净正电荷的总数目(pt)之间的关系如下:
(a) 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10
仲胺可以例如是烷基,尤其是分支的或无分支的C1-C4烷基或者芳基胺。相应地,在肽的C末
端处的氨基酸可转化为酰胺基、N-甲基酰胺基、N-乙基酰胺基、N,N-二甲基酰胺基、N,N-二
乙基酰胺基、N-甲基-N-乙基酰胺基、N-苯基酰胺基或N-苯基-N-乙基酰胺基。未存在于芳香
族阳离子肽的C末端处的天冬酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸和谷氨酸残基的游离羧酸酯基团也
可被酰胺化,不论它们是否存在于肽内。在这些内部位置处的酰胺化可以是由氨或者上述
伯胺或仲胺中的任一个。
肽。
施用有效量的具有下述特性的芳香族阳离子肽:
物施用有效量的具有下述特性的芳香族阳离子肽:
酸和酪氨酸贡献的两个芳香族基团。SS-01的酪氨酸可以是经修饰的酪氨酸衍生物例如2′,
6′-二甲基酪氨酸,以产生具有式2′,6′-Dmt-D-Arg-Phe-Lys-NH2(在本文中被称为SS-02)
的化合物。
6′-三甲基苯丙氨酸(Tmp)和2′-羟基-6′-甲基苯丙氨酸(Hmp)。此类肽的例子是Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2(在本文中被称为SS-20)。在一个实施例中,SS-02的氨基酸序列重排,使得Dmt
不在N末端处。此类芳香族阳离子肽的例子具有式D-Arg-2′6′Dmt-Lys-Phe-NH2(SS-31)。
(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
一个氨基酸置换。适当的肽置换变体包括保守氨基酸置换。氨基酸可根据其物理化学特征
如下分组:
改变原始肽的特征。可用于本发明实践的类似物的非限制性例子包括但不限于表5中所示
的芳香族阳离子肽。
6′-二甲基酪氨酸(2′6′-Dmt);3′,5′-二甲基酪氨酸(3′5′Dmt);N,2′,6′-三甲基酪氨酸(Tmt);和2′-羟基-6′-甲基酪氨酸(Hmt)。
或非天然存在的氨基酸。在一个实施例中,在N末端处的氨基酸是苯丙氨酸或其衍生物。苯
丙氨酸的示例性衍生物包括2′-甲基苯丙氨酸(Mmp)、2′,6′-二甲基苯丙氨酸(2′,6′-Dmp)、N,2′,6′-三甲基苯丙氨酸(Tmp)和2′-羟基-6′-甲基苯丙氨酸(Hmp)。
另外或可替代地,在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含导致例如在SS-31中存在的“电荷-
环-电荷-环”构型的序列。另外或可替代地,在一些实施例中,芳香族阳离子肽包括含硫醇
残基例如半胱氨酸和甲硫氨酸。在一些实施例中,包括含硫醇残基的肽直接贡献电子且还
原细胞色素c。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包括在肽的N末端和/或C末端处的半胱氨
酸(vysteine)。
二聚体:D-Arg-2′6′Dmt-Lys-Phe-D-Arg-2′6′Dmt-Lys-Phe-NH2。在一些实施例中,多聚体是三聚体、四聚体和/或五聚体。在一些实施例中,多聚体包括不同单体肽的组合(例如与
SS-31肽连接的SS-20肽)。在一些实施例中,这些更长的类似物可用作治疗分子和/或可用
于本文公开的传感器、开关和导体中。
Chemical Company(1984)和在Methods Enzymol.,289,Academic Press,Inc,New York
(1997)中描述的方法。
阳离子肽类似物。防止酶促降解的另一种方法是使在肽的一个或多个氨基酸残基处的α氨
基的N-甲基化。这将防止肽键被任一肽酶裂解。例子包括:H-D-Arg-Dmt-Lys(NαMe)-Phe-
NH2;H-D-Arg-Dmt-Lys-Phe(NMe)-NH2;H-D-Arg-Dmt-Lys(NαMe)-Phe(NMe)-NH2;和H-D-Argα α α
(NMe)-Dmt(NMe)-Lys(N Me)-Phe(NMe)-NH2。N-甲基化的类似物具有较低的氢键合能力并
且可预期具有改善的肠道通透性。
基酸残基的氨基之间的还原性烷基化反应来实现。预测还原的肽键由于氢键合能力下降而
引起改善的细胞通透性。例子包括:H-D-Arg-Ψ[CH2-NH]Dmt-Lys-Phe-NH2、H-D-Arg-Dmt-Ψ[CH2-NH]Lys-Phe-NH2、H-D-Arg-Dmt-LysΨ[CH2-NH]Phe-NH2、H-D-Arg-Dmt-Ψ[CH2-NH]Lys-Ψ[CH2-NH]Phe-NH2等。
佳功能所需的。
中存在四条不同的烷基链,所以该分子种类的复杂性的潜力是巨大的。然而,在大多数动物
组织中,心磷脂含有18-碳脂肪烷基链,在其各自上具有2个不饱和键。已提出(18:2)4酰基
链配置是心磷脂对哺乳动物线粒体中的内膜蛋白质的高亲和力的重要结构需求。然而,用
分离的酶制剂的研究指示它的重要性可取决于检查的蛋白质而改变。
件(大约7.0的pH)下,分子可仅携带一个负电荷。在磷酸盐上的羟基(-OH和-O-)形成稳定的
分子内氢键,形成二环共振结构。该结构捕获一个质子,其有助于氧化磷酸化。
粒体膜间隙中的pH降到最低。该功能被认为是由于独特的心磷脂结构,其如上所述可捕获
双环结构内的质子,同时携带负电荷。因此,心磷脂可充当电子缓冲池,以释放或吸收质子
以便维持在线粒体膜附近的pH。
历构象改变。氧化的心磷脂随后从线粒体内膜易位到线粒体外膜,在其中它被认为形成细
胞色素c通过其释放到细胞溶质内的孔。细胞色素c可与刺激钙释放的IP3受体结合,其还促
进细胞色素c的释放。当细胞质钙浓度达到毒性水平时,细胞死亡。另外,线粒体外的细胞色素c与细胞凋亡活化因子相互作用,从而引起凋亡体复合物的形成和蛋白酶解半胱天冬酶
级联的活化。
化物酶。事实上,心磷脂与细胞色素c的相互作用获得其正常氧化还原电位比完整细胞色素
c的氧化还原电位更负约负(-)400mV的复合物。因此,细胞色素c/心磷脂复合物不能接受来
自线粒体复合物III的电子,从而导致增强的其歧化获得H2O2的超氧化物产生。细胞色素c/
心磷脂复合物也不能接受来自超氧化物的电子。另外,心磷脂与细胞色素c的高亲和相互作
用导致细胞色素c活化成心磷脂特异性过氧化物酶,其具有针对多不饱和分子心磷脂的过
氧化的选择性催化活性。细胞色素c/心磷脂复合物的过氧化物酶反应由作为氧化当量源的
H2O2驱动。最终,该活性导致心磷脂氧化产物(主要是心磷脂-OOH)及其还原产物(心磷脂-
OH)的蓄积。如上所述,已显示氧合的心磷脂种类在线粒体膜透化和促细胞凋亡因子(包括
细胞色素c自身)释放到细胞溶质中起作用。参见例如Kagan等人,Advanced Drug Delivery
Reviews,61(2009)1375-1385;Kagan等人,Mol.Nutr.Food Res.2009January;53(1):104-
114,所述两个参考文献均以引用的方式并入本文。
素辅基在Cys14和Cys17处附着至细胞色素c,并且另外由两个配位轴向配体His18和Met80
结合。与Met80的第6配位结合防止Fe与其他配体例如O2、H2O2、NO等的相互作用。
与IMM上的阴离子磷脂心磷脂松散结合。另外,如上所述,细胞色素c还可经由疏水相互作用
与心磷脂紧密结合。细胞色素c与心磷脂的该紧密结合起因于心磷脂的酰基链离开脂质膜
的延伸且延伸到细胞色素c内部中的疏水通道内(Tuominen等人,2001;Kalanxhi&Wallace,
2007;Sinabaldi等人,2010)。这导致在细胞色素c血红素袋中的Fe-Met80键的破裂且导致
血红素环境中的改变,如由索雷带(Soret band)区中的负科顿(Cotton)峰的丧失
(Sinabaldi等人,2008)。它还导致血红素Fe对H2O2和NO的暴露。
且细胞色素C从电子载体转换为过氧化物酶,其中心磷脂是主要底物(Vladimirov等人,
2006;Basova等人,2007)。如上所述,心磷脂过氧化导致改变的线粒体膜结构,和来自IMM的细胞色素c释放,以起始半胱天冬酶介导的细胞死亡。
Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2,其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-
Lys-Phe-NH2;Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸;或其药学可接受的盐,例如乙酸盐或三氟乙酸盐)施用于有此需要的受试者。不希望受
理论束缚,认为肽接触(例如靶向)细胞色素c、心磷脂或两者,阻碍心磷脂-细胞色素c相互
作用,抑制心磷脂/细胞色素c复合物的氧合酶/过氧化物酶活性,抑制心磷脂-氢过氧化物
形成,抑制心磷脂至外膜的易位和/或抑制来自IMM的细胞色素c释放。另外或可替代地,在
一些实施例中,本文公开的芳香族阳离子肽包括下述特征或功能中的一种或多种:(1)是细
胞可渗透的且靶向线粒体内膜;(2)经由静电相互作用与心磷脂选择性结合,所述静电相互
作用促进肽与细胞色素c的相互作用;(3)与细胞色素c相互作用,所述细胞色素c是游离的
且与心磷脂或松散结合或紧密结合;(4)保护细胞色素c的疏水血红素袋和/或抑制心磷脂
破坏Fe-Met80键;(5)促进与血红素卟啉(porphorin)的π-π*相互作用;(6)抑制细胞色素c
过氧化物酶活性;(7)促进细胞色素c还原的动力学;(8)防止由心磷脂引起的细胞色素c还
原的抑制;(9)促进线粒体电子传递链和ATP合成中的电子流量。在一些实施例中,肽促进电
子传递的能力与肽抑制细胞色素c/心磷脂复合物的过氧化物酶活性的能力不相关。因此,
在一些实施例中,施用的肽抑制、延迟或降低心磷脂和细胞色素c之间的相互作用。另外或
可替代地,在一些实施例中,施用的肽抑制、延迟或降低细胞色素c/心磷脂复合物的形成。
另外或可替代地,在一些实施例中,施用的肽抑制、延迟或降低细胞色素c/心磷脂复合物的
氧合酶/过氧化物酶活性。另外或可替代地,在一些实施例中,施用的肽抑制、延迟或降低细胞凋亡。
者的预防和治疗方法。因此,本方法提供了通过将有效量的芳香族阳离子肽施用于有此需
要的受试者来预防和/或治疗受试者中的疾病。
有效量的本文描述的一种或多种芳香族阳离子肽。在另一个方面,本公开内容提供了用于
增加有此需要的哺乳动物中的ATP合成率的方法,该方法包括给哺乳动物施用有效量的本
文描述的一种或多种芳香族阳离子肽。在另外一个方面,本公开内容提供了用于降低有此
需要的哺乳动物中的氧化损伤的方法,该方法包括给哺乳动物施用有效量的本文描述的一
种或多种芳香族阳离子肽。
例如活性氧种类(ROS)和/或活性氮种类(RNS)的自由基导致氧化损伤。ROS和RNS的例子包
括羟基自由基、超氧阴离子自由基、一氧化氮、氢、次氯酸(HOCl)和过氧亚硝酸盐阴离子。如果在施用有效量的上述芳香族阳离子肽后,哺乳动物、移除器官或细胞中的氧化损伤的量
减少,则氧化损伤被视为“降低的”。通常,与未使用该肽治疗的对照受试者相比,如果氧化损伤减少至少约10%、至少约25%、至少约50%、至少约75%或至少约90%,则氧化损伤被
视为降低的。
氧化性应激。例子包括动脉粥样硬化、帕金森氏病、心力衰竭、心肌梗塞、阿尔茨海默氏病、精神分裂症、双相型障碍、脆性X染色体综合征和慢性疲劳综合征。
间的血流恢复导致呼吸爆发和自由基形成。
硬化或周围性血管疾病。众多器官和组织遭受缺血或缺氧。此类器官的例子包括脑、心脏、
肾、肠和前列腺。受累组织通常为肌肉,例如心肌、骨骼肌或平滑肌。例如,心肌缺血或缺氧通常由动脉粥样硬化性或血栓性阻塞引起,所述动脉粥样硬化性或血栓性阻塞导致由心脏
动脉和毛细血管供血而输送到心脏组织的氧降低或丧失。此类心肌缺血或缺氧可引起受累
心肌的疼痛和坏死,并且最终可导致心力衰竭。
子包括脑、脊髓、神经元、神经节、许旺细胞、星形细胞、少突胶质细胞和小神经胶质细胞。神经变性病症可以是急性病症例如中风或脑创伤或脊髓损伤。在另一个实施例中,神经变性
疾病或病症可以是慢性神经变性病症。在慢性神经变性病症中,自由基例如可引起对蛋白
质的损伤。此类蛋白质的例子为β淀粉样蛋白。与通过自由基的损伤相关的慢性神经变性疾
病的例子包括帕金森氏症、阿尔茨海默氏病、亨廷顿氏病和肌萎缩侧索硬化症(也称为葛雷
克氏病)。
量神经变性疾病中的任一种。需要抑制或预防MPT的哺乳动物是患有这些疾病或病症的哺
乳动物。
巴瘤和前列腺癌;自身免疫疾病例如重症肌无力(myastenia gravis)、系统性红斑狼疮、炎
性疾病、支气管哮喘、炎性肠病、肺炎症;病毒感染例如腺病毒和杆状病毒和HIV-AIDS;神经变性疾病例如阿尔茨海默氏病、肌萎缩侧索硬化、帕金森氏病、色素性视网膜炎和癫痫;血
液病例如再生障碍性贫血、脊髓发育不良综合征、T CD4+淋巴细胞减少症和G6PD缺陷;例如
由心肌梗塞、脑血管意外、缺血肾损伤和多囊肾引起的组织损伤。因此,在一些实施例中,如本文公开的芳香族阳离子肽(例如D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2;Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2;Dmt-
D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2,其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2,其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2,其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸和D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2;Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸,或其药学可接受的盐例如乙酸盐或三氟乙酸盐)施用于有此需要的受试者(例如哺乳动物例如人)。如上所述,认为肽接触
(例如靶向)细胞色素c、心磷脂或两者,阻碍心磷脂-细胞色素c相互作用,抑制心磷脂-氢过
氧化物形成,抑制心磷脂至外膜的易位、和/或抑制氧合酶/过氧化物酶活性。因此,在一些
实施例中,施用的肽抑制、延迟或降低心磷脂和细胞色素c之间的相互作用。另外或可替代
地,在一些实施例中,施用的肽抑制、延迟或降低细胞色素c/心磷脂复合物的形成。另外或
可替代地,在一些实施例中,施用的肽抑制、延迟或降低细胞色素c/心磷脂复合物的氧合
酶/过氧化物酶活性。另外或可替代地,在一些实施例中,施用的肽抑制、延迟或降低细胞凋亡。
应于治疗。在多个实施例中,可对代表性动物模型进行体外测定,以测定给定的基于芳香族
阳离子肽的治疗剂是否在预防或治疗疾病方面发挥所需效应。在人受试者中的测试之前,
可在合适的动物模型系统中测试用于治疗的化合物,所述动物模型系统包括但不限于大
鼠、小鼠、鸡、猪、牛、猴、兔等等。类似地,对于体内测试,在施用于人受试者之前,可使用本领域已知的动物模型系统中的任一种。
物组合物或药剂施用于易遭受疾病或病症或者另外处于疾病或病症的危险中的受试者,其
量足以消除或降低疾病的危险、减轻疾病的严重性或延迟疾病的发作,包括疾病的生物化
学、组织学和/或行为症状、其并发症和在该疾病发展过程中呈现的中间病理表型。预防性
芳香族阳离子肽的施用可在反常的症状特征体现之前发生,使得疾病或障碍得到预防或可
替代地延迟其进展。可基于上文描述的筛选测定来测定适当的化合物。
量足以治愈或至少部分地阻止该疾病的症状,包括其并发症和在该疾病发展过程中的中间
病理表型。
的芳香族阳离子肽)施用于哺乳动物、适当地施用于人。当在体内用于治疗时,芳香族阳离
子肽可以有效量(即具有所需疗效的量)施用于受试者。剂量和给药方案将取决于受试者中
的损伤的程度、所使用的特定的芳香族阳离子肽的特征(例如其治疗指数)、受试者以及受
试者的病史。
任一种施用于有此需要的哺乳动物。肽可全身或局部施用。
物安全性的盐)。然而,应当理解,所述盐无需是药学可接受的盐,例如不预期施用于患者的中间化合物的盐。药学可接受的盐可源自药学可接受的无机碱或有机碱以及药学可接受的
无机酸或有机酸。另外,当肽包含碱性部分(例如胺、吡啶或咪唑)和酸性部分(例如羧酸或
四唑)两者时,可形成两性离子,且包括在如本文使用的术语“盐”中。源自药学可接受的无机碱的盐包括铵盐、钙盐、铜盐、铁盐、亚铁盐、锂盐、镁盐、锰盐、亚锰盐、钾盐、钠盐和锌盐等等。源自药学可接受的有机碱的盐包括伯胺盐、仲胺盐和叔胺盐,包括取代胺盐、环胺盐、天然存在的胺盐等等,例如精氨酸、甜菜碱、咖啡因、胆碱、N,N’-二苄乙烯二胺、二乙胺、2-二乙氨基乙醇、2-二甲氨基乙醇、乙醇胺、乙二胺、N-乙基吗啉、N-乙基哌啶、葡糖胺、葡萄糖胺、组氨酸、海巴明(hydrabamine)、异丙胺、赖氨酸、葡甲胺、吗啉、哌嗪、哌啶
(piperadine)、多胺树脂、普鲁卡因、嘌呤、可可碱、三乙胺、三甲胺、三丙胺、氨基丁三醇等等。源自药学可接受的无机酸的盐包括硼酸盐、碳酸盐、氢卤酸(氢溴酸、盐酸、氢氟酸或氢碘酸)盐、硝酸盐、磷酸盐、氨基磺酸盐和硫酸盐。源自药学可接受的有机酸的盐包括脂肪族羟基酸(例如柠檬酸、葡糖酸、乙醇酸、乳酸、乳糖酸、苹果酸和酒石酸)盐、脂肪族单羧酸(例如乙酸、丁酸、甲酸、丙酸和三氟乙酸)盐、氨基酸(例如天冬氨酸、谷氨酸)盐、芳香族羧酸(例如苯甲酸、对氯苯甲酸、二苯乙酸、龙胆酸、马尿酸和三苯基乙酸)盐、芳香族羟基酸(例如邻羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸、1-羟基萘-2-羧酸和3-羟基萘-2-羧酸)盐、抗坏血酸盐、二羧酸(例如富马酸、马来酸、草酸和琥珀酸)盐、葡糖醛酸盐、扁桃酸盐、粘酸盐、烟酸盐、乳清酸盐、扑酸盐、泛酸盐、磺酸(例如苯磺酸、樟脑磺酸、乙二磺酸(edisylic)、乙磺酸、羟乙磺酸、甲磺酸、萘磺酸、萘-1,5-二磺酸、萘-2,6-二磺酸和对甲苯磺酸)盐、辛那酸盐(xinafoic acid)等等。在一些实施例中,该盐是乙酸盐。另外或可替代地,在其他实施例中,该盐是三氟乙酸盐。
使用的,术语“药学可接受的载体”包括与药物施用相容的盐水、溶剂、分散介质、涂层、抗菌剂和抗真菌剂、等渗剂和吸收延迟剂等。补充性活性化合物也可掺入组合物内。
射用水、盐水溶液、不挥发油、聚乙二醇、丙三醇、丙二醇或其他合成溶剂;抗菌剂,例如苯甲醇或对羟基苯甲酸甲酯;抗氧化剂,例如抗坏血酸或亚硫酸氢钠;螯合剂,例如乙二胺四乙
酸;缓冲剂,例如乙酸盐、柠檬酸盐或磷酸盐;以及用于调节张度的试剂,例如氯化钠或右旋糖。可用酸或碱例如盐酸或氢氧化钠来调节pH。肠胃外制剂可封装在玻璃或塑料制成的安
瓿瓶、一次性注射器或多剂量小瓶中。为了患者或治疗医生的方便,剂量制剂可在试剂盒中
提供,所述试剂盒含有治疗过程(例如治疗7天)所需的所有设备(例如,药物小瓶、稀释剂小
瓶、注射器和针)。
理盐水、抑菌水、Cremophor ELTM(BASF,Parsippany,N.J.)或磷酸盐缓冲盐水(PBS)。在所有情况下,用于肠胃外施用的组合物必须是无菌的,且应流动至存在容易注射性的程度。它在
制造和储存条件下应是稳定的,且必须针对微生物例如细菌和真菌的污染作用进行防腐。
下述来保持适当的流动性:使用涂层例如卵磷脂,在分散体的情况下维持所需粒子大小,和
使用表面活性剂。可通过多种抗菌剂和抗真菌剂来实现微生物作用的预防,例如对羟基苯
甲酸酯、氯丁醇、苯酚、抗坏血酸、thiomerasol等等。可包括谷胱甘肽及其他抗氧化剂以防止氧化。在许多情况下,将优选在组合物中包括等渗剂,例如糖、多元醇例如甘露醇、山梨糖醇或氯化钠。可通过在组合物中包括延迟吸收的试剂来造成可注射组合物的延长吸收,所
述延迟吸收的试剂例如单硬脂酸铝或明胶。
介物中来制备分散体,所述无菌媒介物含有基本分散介质和来自上文列举的那些的所需其
他成分。在用于制备无菌可注射溶液的无菌粉末的情况下,典型的制备方法包括真空干燥
和冷冻干燥,其可获得活性成分加上来自其先前灭菌过滤的溶液的任何另外所需成分的粉
末。
体载体制备口服组合物,以用作漱口剂。药学相容的粘合剂和/或辅助材料可被包括作为该
组合物的一部分。片剂、丸剂、胶囊、锭剂等等可含有下述成分或具有相似性质的化合物中
的任一种:粘合剂,例如微晶纤维素、黄蓍胶或明胶;赋形剂,例如淀粉或乳糖;崩解剂,例如海藻酸、羧甲淀粉钠(Primogel)或玉米淀粉;润滑剂,例如硬脂酸镁或Sterotes;助流剂,例如胶态二氧化硅;甜味剂,例如蔗糖或糖精;或调味剂,例如薄荷、水杨酸甲酯或橙调味料。
468,798中描述的方法。
领域已知的,并且对于经粘膜施用,包括例如去污剂、胆汁盐和夫西地酸衍生物。可通过使
用鼻腔喷雾来完成经粘膜施用。对于经皮施用,将活性化合物配制成本领域一般已知的软
膏、药膏、凝胶或乳膏。在一个实施例中,经皮施用可通过电离子透入来进行。
肽完整性。如本领域技术人员理解的,存在多种制备脂质体的方法。(参见Lichtenberg等
人,Methods Biochem.Anal.,33:337-462(1988);Anselem等人,Liposome Technology,CRC Press(1993))。脂质体制剂可延迟清除并增加细胞摄取(参见Reddy,Ann.Pharmacother.,
34(7-8):915-923(2000))。活性剂还可装载到由药学可接受的成分制备的颗粒内,所述药
学可接受的成分包括但不限于可溶、不可溶、可渗透、不可渗透、生物可降解或胃滞留的聚
合物或脂质体。此类颗粒包括但不限于纳米颗粒、生物可降解的纳米颗粒、微粒、生物可降
解的微粒、纳米球、生物可降解的纳米球、微球、生物可降解的微球、胶囊、乳剂、脂质体、胶粒以及病毒载体系统。
多肽、蛋白质或多糖;或合成的,例如聚α-羟酸。例子包括由例如下述物质制成的载体:胶原蛋白、纤连蛋白、弹性蛋白、乙酸纤维素、硝酸纤维素、多糖、纤维蛋白、明胶及其组合。在一个实施例中,聚合物是聚乳酸(PLA)或乳酸/乙醇酸共聚物(PGLA)。聚合物基质可以多种形
式和大小进行制备并分离,包括微球和纳米球。聚合物制剂可导致疗效的延长持续时间(参
见Reddy,Ann.Pharmacother.,34(7-8):915-923(2000))。用于人生长激素(hGH)的聚合物
制剂已用在临床试验中。(参见Kozarich和Rich,Chemical Biology,2:548-552(1998))。
WO00/38651(Shah等人)中进行描述。美国专利号5,674,534和5,716,644以及PCT公开WO96/
40073描述了含有促红细胞生成素颗粒的聚合物基质,所述促红细胞生成素颗粒用盐针对
聚集进行稳定化。
物可降解、生物相容的聚合物,例如乙烯乙酸乙烯酯、聚酐、聚乙醇酸、胶原、聚原酸酯和聚乳酸。可使用已知技术来制备此类制剂。还可例如从Alza Corporation and Nova
Pharmaceuticals,Inc.商购获得材料。脂质体悬浮液(包括靶向具有针对细胞特异性抗原
的单克隆抗体的特定细胞的脂质体)也可用作药学可接受的载体。这些可根据本领域技术
人员已知的方法进行制备,例如如美国专利号4,522,811中描述的。
Current Opinion in Biotechnology6:698-708(1995);Weiner,“Liposomes for Protein
Delivery:Selecting Manufacture and Development Processes,”Immunomethods,4(3):
201-9(1994);和Gregoriadis,“Engineering Liposomes for Drug Delivery:Progress
and Problems,”Trends Biotechnol.,13(12):527-37(1995)。Mizguchi等人,Cancer
Lett.,100:63-69(1996)描述了使用膜融合脂质体在体内和在体外将蛋白质递送至细胞。
量)。毒性和疗效之间的剂量比是治疗指数,并且它可表示为比率LD50/ED50。显示出高治疗
指数的化合物是优选的。尽管可使用显示出毒性副作用的化合物,但应当小心设计递送系
统,该递送系统将此类化合物靶向受累组织部位,以便使对未感染细胞的潜在损伤降到最
低,且由此降低副作用。
用的剂型和利用的施用途径,剂量可在该范围内变化。对于该方法中使用的任何化合物,可
最初由细胞培养测定来估计治疗有效剂量。可在动物模型中配制剂量来实现循环血浆浓度
范围,其包括如在细胞培养中测定的IC50(即,实现症状的半数最大抑制的测试化合物浓
度)。此类制剂可用于更准确地测定人中的有用剂量。可例如通过高效液相色谱法测量血浆
水平。
克体重/天至约100mg/千克体重/天。例如,剂量可以是每天、每两天或每三天1mg/kg体重或
10mg/kg体重,或者在每周、每两周或每三周1-10mg/kg的范围内。在一个实施例中,肽的单
次剂量范围为0.1-10,000毫克/kg体重。在一个实施例中,在载体中的芳香族阳离子肽浓度
范围为0.2-2000毫克/每递送的毫升。示例性治疗方案需要每天一次或每周一次的施用。在
治疗应用中,在相对短的间隔中相对高的剂量有时是需要的,直到疾病的进展降低或终止,
且优选直到受试者显示疾病症状的部分或完全改善。其后,可对患者施用预防方案。
摩尔、例如大约10 摩尔的肽浓度。该浓度可通过0.01-100mg/kg的全身剂量或体表面积的
等效剂量来递送。最佳化剂量的时间表,以维持在靶标组织处的治疗浓度,最优选通过每天
或每周单次施用,但也包括连续施用(例如,肠胃外输注或经皮应用)。
kg/h的剂量。在一个实施例中,提供约0.5-约10mg/kg/h、适当地约0.5-约2mg/kg/h的剂量。
病。此外,使用本文描述的治疗有效量的治疗组合物治疗受试者可包括单次治疗或一系列
治疗。
受体(复合物I-IV),最终到终末电子受体分子氧。与IMM松散结合的细胞色素c(cyt c)在复
合物III和IV之间转移电子。
数减少,并且超交换ET限制于 长程ET可在多步电子跳跃过程中实现,其中在供体和
受体之间的总体距离拆分成一系列更短和因此更快速的ET步骤。在ETC中,经过长距离的有
效ET通过辅因子得到辅助,所述辅因子沿IMM策略性集中,包括FMN、FeS簇和血红素。芳香族氨基酸例如Phe、Tyr和Trp还可促进通过重叠π云对血红素的电子转移,并且这对于细胞色
素c具体显示(参见实验实例)。具有合适氧化电位的氨基酸(Tyr、Trp、Cys、Met)可通过充当中间电子载体来充当步石。另外,当Tyr输送电子时,Tyr的羟基可丢失质子,并且附近碱性
基团例如Lys的存在可导致甚至更有效的质子偶联的ET。
性应激且保护线粒体功能。因为线粒体是细胞内活性氧种类(ROS)的主要源,所以抗氧化剂
必须递送至线粒体,以便限制对线粒体DNA、电子传递链(ETC)的蛋白质和线粒体脂质膜的
氧化损伤。我们开发了选择性靶向且集中于线粒体内膜(IMM)的合成芳香族阳离子四肽家
族。这些肽中的一些含有氧化还原活性氨基酸,其可经历单电子氧化且表现为线粒体靶向
的抗氧化剂。本文公开的肽例如D-Arg-2′6′-Dmt-Tyr-Lys-Phe-NH2肽在细胞和动物研究中
降低线粒体ROS,且保护线粒体功能。近期研究显示该肽可赋予与用线粒体过氧化氢酶过表
达观察到的那种可比较的针对线粒体氧化性应激的保护。尽管自由基清除是最常用的降低
氧化性应激的方法,但存在可使用的其他潜在机制,包括电子转移的促进,以降低电子泄漏
和改善的线粒体还原电位。
和抗氧化剂的不平衡。然而,尽管大量科学证据支持增加的氧化组织损伤,但使用抗氧化剂
的大规模临床研究仍未证实在这些疾病中的显著健康益处。原因之一可能是由于可用抗氧
化剂无法到达促氧化剂产生的部位。
要条件。过表达靶向线粒体的过氧化氢酶(mCAT)而不是过氧化物酶体(pCAT)的益处提供了
下述概念验证:靶向线粒体的抗氧化剂将是克服老化的有害效应所必需的。然而,化学抗氧
化剂充分递送至IMM仍然是挑战。
H2O2、羟基原子团和过氧亚硝酸盐,并且抑制脂质过氧化。该肽在缺血再灌注损伤、神经变性疾病和新陈代谢综合症的动物模型中已证实显著的功效。
点在于它能够掺入可充当氧化还原中心、促进电子转移或增加巯基的天然或非天然氨基
酸,同时保留线粒体靶向所需的芳香族阳离子基序。
NH2(SS-01)、2′,6′-Dmt-D-Arg-Phe-Lys-NH2(SS-02)、Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2(SS-20)或D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2(SS-31)的肽。具体地,增加相对于细胞色素c的芳香族阳离子肽浓度
引起细胞色素c的电导率和光致发光效率增加。合适的芳香族阳离子肽浓度范围包括但不
限于0-500mM;0-100mM;0-500μm;0-250μm;和0-100μm。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;
Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-
Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
光晶体管;发光装置,例如二极管和显示器;电池和太阳能电池。芳香族阳离子肽浓度水平
(例如在细胞色素c中)还可在空间上改变,以产生具有不同带隙的区域;这些带隙变化可用
于制备异质连接、量子井、分级带隙区域等,其可掺入上述传感器、晶体管、二极管和太阳能电池内,以增强其性能。
电导率(电阻)的改变,检测测试基底130的pH和/或温度的改变。在一些实施例中,细胞色素
c层掺杂心磷脂。随着基底130的温度和/或pH改变,芳香族阳离子肽、心磷脂或肽和心磷脂
扩散到掺杂的细胞色素c层110内或从中离开,这依次又引起掺杂的细胞色素c层110的电导
率改变。通过经由阳极122和阴极124对细胞色素c层110施加电位(电压),仪表120测量电导
率的变化。当电导率上升时,在阳极122和阴极124之间的电流增加。当电导率下降时,在阳
极122和阴极124之间的电流减少。可替代的传感器可包括另外的电终端(即阳极和阴极)用
于更灵敏的电阻测量。例如,可替代的传感器可包括用于开尔文感测电阻测量的四个电终
端。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中
(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)
Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
如激光或发光二极管(LED)在激发波长例如532.8nm处照射掺杂的细胞色素c层110。如图3A
中所示,掺杂的细胞色素c层110在激发波长处的照射将电子从价带激发为激发态。(如本领
域技术人员应当理解的,价带和激发态之间的间隙与激发波长成比例。)在短弛豫时间后,
电子从激发态衰变为导带。当电子从导带松弛为价带时,掺杂的细胞色素c层110在发光波
长例如650nm处发出光子,由价带和导带之间的间隙固定。
发出强度从约4200CPS增加到约4900CPS,而芳香族阳离子肽浓度从50μM加倍到100μM使在
发光波长处的发出强度从约4900CPS增加到约7000CPS。因此,随着掺杂的细胞色素c层110
中的芳香族阳离子肽或芳香族阳离子肽/心磷脂或心磷脂浓度由于测试基底130的pH和/或
温度的改变而改变,在发光波长处的强度同样改变。用光检测器150检测这种强度改变获得
测试基底130的pH和/或温度指示。
和检测器150之间的滤光片152过滤发出的光进行检测。滤光片152传输在通带内的光,并且
反射和/或吸收通带外的光。如果发射波长由于pH和/或温度诱导的肽、心磷脂或肽和心磷
脂浓度的改变而超出通带,则检测器150未检测到任何光,这是可用于测定肽和/或心磷脂
浓度的改变的效应。作为另外一种选择,肽诱导的和/或心磷脂诱导的发光波长的改变可通
过例如用光谱分析仪(未示出)代替光检测器150分析未过滤发射谱进行测量。
NH2(SS-20)或D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2(SS-31))中的一种或多种还可用于增强和/或调谐由
光和/或电刺激的细胞色素c发出的光的波长。例如,如由图3B所示,以100μM的肽浓度掺杂
细胞色素c几乎使在650nm处发出的光强度加倍。因此,图9的传感器101也可用作增强的发
光元件。与半导体LED和显示器不同,基于掺杂的细胞色素c的增强的发光元件可以任意形
状和在柔性基底上进行制备。另外,肽和心磷脂浓度可设置为提供所需的照明水平和/或波
长。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中
(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)
Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
如,传感器100和101可用于检测压力的改变,所述改变影响细胞色素c中的心磷脂和芳香族
阳离子肽中的一种或多种的浓度;因为压力改变引起芳香族阳离子肽扩散到细胞色素c内,
所以电导率和/或发射强度增加,并且反之亦然。影响细胞色素c中的肽和/或心磷脂浓度的
温度和pH的改变产生相似结果。改变细胞色素c中的肽和/或心磷脂浓度的外加场例如电磁
场也引起测量的电导率、发射强度和发射波长改变。
和/或原子,所述其他分子和/或原子与芳香族阳离子肽、心磷脂和/或细胞色素c联接,并且
改变掺杂的细胞色素c的电和发光特性。例如,在一些情况下,掺杂单一肽分子(例如Tyr-D-
Arg-Phe-Lys-NH2(SS-01)、2′,6′-Dmt-D-Arg-Phe-Lys-NH2(SS-02)、Phe-D-Arg-Phe-Lys-
NH2(SS-20)或D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2(SS-31)的分子)、或肽和心磷脂的细胞色素c单分子,
可能能够检测由心磷脂、肽或心磷脂和肽分子自身与细胞色素c分子结合或使自身从细胞
色素c分子释放引起的压力、温度、pH、外加场等的微小变化。单分子传感器(和/或多分子传感器)可排列在规则(例如周期)或不规则阵列中,用于检测在应用中的上述性质中的任一
种,所述应用包括但不限于酶促分析(例如葡萄糖和乳酸盐测定)、DNA分析(例如聚合酶链
反应和高流通量测序)、和蛋白质组学。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-
Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2
(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
专利申请公开号2009/0201497、美国专利申请公开号2010/0060875和美国专利申请公开号
2011/0039730中描述的装置,所述专利各自全文以引用的方式并入本文。在一些实施例中,
芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-
L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap
是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
由固态技术实现。另外,在微/纳米规模上的流体的独特行为已产生使用光操作流体的可能
性。基于掺杂一种或多种芳香族阳离子肽、心磷脂或一种或多种芳香族阳离子肽和心磷脂
的细胞色素c的光流体装置的应用包括但不限于:适应性光学元件;使用微谐振器的检测;
流体波导;荧光微流体光源;集成纳米光子和微流体;显微分光镜检查;微流体量子点条形
码;用于非线性光学应用的微流体;光流体显微镜检查;用于可配置的光子和芯片上的分子
检测器的光流体量子级联激光器;使用纳米颗粒混合物的光存储器;和用于集成光流体应
用的试管微腔激光器。
力变化转换成电和/或光信号的变化,所述电和/或光信号的变化可使用如上所述的常规电
检测器和光检测器容易地检测。掺杂心磷脂/肽或掺杂肽或掺杂心磷脂的细胞色素c换能器
可用于控制微流体泵、处理器及其他装置,包括可调谐微透镜阵列。在一些实施例中,芳香
族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,
β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;
D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
由导管221和通道210与细胞色素c或掺杂的细胞色素c110流体连通的储存器220,所述储存
器220容纳心磷脂、芳香族阳离子肽200和心磷脂、或芳香族阳离子肽200,例如Tyr-D-Arg-
Phe-Lys-NH2(SS-01)、2′,6′-Dmt-D-Arg-Phe-Lys-NH2(SS-02)、Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2
(SS-20)或D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2(SS-31)。在操作中,打开导管221,以允许心磷脂或肽
200或肽和心磷脂在方向212上流动到通道210内。开关201通过跨越通道210和细胞色素
c130之间的边界产生温度和/或pH梯度得到致动。取决于梯度的方向,心磷脂或肽200或肽
和心磷脂扩散到细胞色素c130内或从中离开,这引起如上所述的电导率和光致发光性质改
变。由于肽或心磷脂浓度的波动导致的电导率的改变可用于调节阳极222和阴极224之间的
电流。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)
Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
梯度。每个晶体管包括细胞色素c通道层或者掺杂芳香族阳离子肽和心磷脂或芳香族阳离
子肽或心磷脂的细胞色素c通道层、栅、源和漏。通道层设置在较低基底上方。源和漏设置在通道层上方,并且分别与通道层的两个相对侧接触。栅设置在通道层上方,并且放置在源和
漏之间。上述有机电致发光装置与漏电连接,用于接纳经由通道层由源输出的电流且根据
电流量级发射。
OFET可在室温和200℃之间进行制备。OFET甚至可在易受热影响的塑料基底上形成。OFET可
用于实现光、薄和柔性装置元件,允许其用于多种独特装置例如柔性显示器和传感器中。
肽或掺杂心磷脂的细胞色素c晶体管可用于应用中,包括但不限于射极跟随器(例如用于电
压调节)、电源、计数器、模拟数字转换等,以及在通用计算和专门应用处理两者中例如计算机网络处理、无线通信(例如软件定义无线电)等中。关于晶体管的更多应用,参见全文以引
用方式并入本文的P.Horowitz和W.Hill的“The Art of Electronics”。
和(模拟)信号处理。掺杂肽/心磷脂或掺杂肽或掺杂心磷脂的细胞色素c晶体管还可用于制
备运算放大器(op amp),其用于倒相放大器、非倒相放大器、反馈环、振荡器等。关于有机晶体光的更多细节,参见美国专利号7,795,611;美国专利号7,768,001;美国专利号7,126,
153;和美国专利号7,816,674,所述专利各自全文以引用方式并入本文。
02)、Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2(SS-20)或D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2(SS-31))的细胞色素c的晶
体管,也可用于实现存储器,例如静态或动态随机存取存储器(RAM),所述存储器储存用于
数字计算的信息。如充分理解的,六个晶体管可联接在一起以形成静态RAM(SRAM)单元,其
储存一字节信息,而无需定期刷新。基于细胞色素c和/或掺杂心磷脂或芳香族阳离子肽或
心磷脂和肽的细胞色素c的晶体管,也可用于实现用于数字计算的其他类型的存储器,包括
动态随机存取存储器(DRAM)。如充分理解的,RAM可用于实现用于例如上文描述的应用的数
字计算。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-
(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-
(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
性导致细胞色素c的电导率(电阻率)的改变足够高,则示例晶体管(开关)可由掺杂单一肽
分子、单一心磷脂分子或单一肽分子和单一心磷脂分子的单一细胞色素c分子制成。可形成
单分子细胞色素c晶体管阵列,以产生难以置信的小型致密填充的逻辑电路。
(SS-20)或D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2(SS-31))或心磷脂和一种或多种肽的细胞色素c也可用
于制备有机发光晶体管(OLET),其可导致更廉价的数字显示器和在计算机芯片上的快速转
换的光源。基于OLET的光源比二极管快得多地转换,并且由于其平面设计,它能够更容易地
整合到计算机芯片上,从而提供跨越芯片比铜线更快速的数据传输。关于更高效率的关键
是三层结构,其中薄膜叠加在彼此之上。电流水平流动通过上和下层—一层携带电子并且
另一层携带空穴—而漂移到中间层内的载体重组且发出光子。因为通道中的连接区的位置
取决于栅和漏电压,可调谐发射区。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-
Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-
Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2
(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
种常见介电材料。可包括电子传递材料(例如掺杂心磷脂、或掺杂肽或掺杂心磷脂/肽的细
胞色素c)的膜、发射材料的膜、和空穴运输材料的多层有机结构沉积到PMMA上。最后,将金
属接触点沉积到有机结构之上,以提供源和漏。OLET中的光作为沿发射层的条纹发出,而不
是向上通过接触点如OLED中。发射层的形状可改变,以使得更易于将发出的光联接到光导
纤维、波导及其他结构内。
装置的发射区。平衡双极运输对于改善OLET的量子效率是高度期望的,并且对于单部件和
异质结构晶体管两者均为重要的。
者控制。通过改变两个部件的比率,可调谐基于相同材料(例如掺杂心磷脂或掺杂肽或掺杂
心磷脂/肽的细胞色素c)的OLET的载体迁移性和电致发光特性。更高浓度的空穴传输材料
可导致非发光双极FET,而更高浓度的掺杂心磷脂、或掺杂肽或掺杂心磷脂/肽的细胞色素c
(或在细胞色素c中的肽或心磷脂浓度)可导致发光单极n通道FET。
到的OLET的光电特性是关键性的。通过在序贯沉积过程期间改变基底的倾斜角,重叠的p-n
异质结构可局限在晶体管通道内部。发射区(即重叠区)远离空穴和电子源电极,从而避免
在金属电极处的激子和光子猝灭。OLET也可在可替代的异质结构中实现,包括垂直组合的
静电感应晶体管与OLED、类似于顶栅静电感应晶体管或三极管的顶栅型OLET、和具有横向
排列的异质连接结构和二极管/FET混合物的OLET。有机发光晶体管的更多细节可在Meng等
人的美国专利号7,791,068和Kido等人的美国专利号7,633,084中发现,所述专利各自全文
以引用的方式并入本文。
限于0-500mM;0-100mM;0-500μm;0-250μm;和0-100μm。合适的心磷脂浓度范围包括但不限于0-500mM;0-100mM;0-500μm;0-250μm;和0-100μm。事实上,图3B中所示的发射强度的非线性改变指示掺杂肽的细胞色素c110非常适合于二元(数字)转换:当肽浓度低于预定阈值例
如50μM时,发出的强度低于给定水平例如5000CPS。在芳香族阳离子肽超过阈值例如100μM
时,发出的强度跳跃至例如约7000CPS。这种非线性行为可用于检测或响应细胞色素c110
和/或与细胞色素c110热连通和/或流体连通的任何层或物质的pH或温度的相应改变。心磷
脂或肽和心磷脂的组合预期提供可比较的行为。
(SS-20)或D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2(SS-31))或心磷脂和一种或多种肽的细胞色素c也可用
于有机发光二级管(OLED)和电致发光显示器中。OLED可用于多种消费者产品中,例如表、电
话、笔记本电脑、寻呼机、手机、数码摄像机、DVD播放机和计算器。含有OLED的显示器具有超过常规液晶显示器(LCD)的众多优点。因为基于OLED的显示器不需要背光,所以它们可显示
深黑色水平,并且即使在宽视角时也实现相对高的对照比。它们还可比LCD更薄、更有效和
更明亮,所述LCD需要强、高耗电的背光。由于这些组合特点,OLED显示器在重量上更轻并且占据比LCD显示器更少的空间。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-
(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-
Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-
231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-
17)。
的层,例如空穴注射层和电子注射层。用芳香族阳离子肽(以及可能的其他掺杂剂例如心磷
脂)掺杂细胞色素c发射层可增强OLED的电致发光效率且控制颜色输出。掺杂心磷脂、或掺
杂肽或掺杂心磷脂/肽的细胞色素c也可用作电子传输层。
Lys-Phe-NH2(SS-31))或心磷脂和一种或多种肽的细胞色素c层涂布(例如旋转涂布)或另
外设置在两个电极之间,所述电极中的至少一个是透明的。例如,基于OLED的显示器可以是
丝网印刷的,用喷墨打印机印刷的,或使用辊-气相沉积而沉积到任何合适的基底包括刚性
和柔性基底两者上。通常的基底是至少部分在电磁波谱的可见区中能透射的。例如,对于电
磁波谱的可见区中的光(400nm至700nm),透明基底(和电极层)可具有至少30%、可替代地
至少60%、可替代地至少80%的透射率百分比。基底的例子包括但不限于半导体材料例如
硅、具有二氧化硅的表面层的硅和砷化镓;石英;熔融石英;氧化铝;陶瓷;玻璃;金属箔;聚烯烃例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二酯;氟碳聚合物例如聚四氟乙烯和
聚氟乙烯;聚酰胺例如尼龙;聚酰亚胺;聚酯例如聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚(乙烯2,6-萘二
甲酸酯);环氧树脂;聚醚;聚碳酸酯;聚砜;和聚醚砜。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;
Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-
Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
选自高功函数(>4eV)金属、合金、或金属氧化物例如氧化铟、氧化锡、氧化锌、铟锡氧化物
(ITO)、铟锌氧化物、掺杂铝的氧化锌、镍和金。阴极可以是低功函数(<4eV)金属,例如Ca、Mg和Al;如上所述的高功函数(>4eV)金属、合金、或金属氧化物;或低功函数金属和具有高或
低功函数的至少一种其他金属的合金例如Mg—Al、Ag—Mg、Al—Li、In—Mg和Al—Ca。在
OLED的构造中沉积阳极和阴极层的方法例如蒸发、共蒸发、DC磁控溅射或RF溅射是本领域
熟知的。
发射/电子运输层,其中空穴运输层和发射/电子运输层直接位于彼此之上,并且空穴运输
层包含下文描述的固化的聚硅氧烷。发光元件的取向取决于阳极和阴极在OLED中的相对位
置。空穴运输层位于阳极和发射/电子运输层之间,并且发射/电子运输层位于空穴运输层
和阴极之间。空穴运输层的厚度可以是2-100nm,可替代地30-50nm。发射/电子运输层的厚
度可以是20-100nm,可替代地30-70nm。
可作为掺杂心磷脂或掺杂肽或掺杂心磷脂-肽的细胞色素c晶体管(如上所述)实现。主动矩
阵像素阵列设置在含有活性层的基底之间。主动矩阵像素阵列包括几个像素。每个像素由
第一扫描线及其相邻第二扫描线以及第一数据线及其相邻第二数据线限定,所述扫描线和
数据线两者均设置在较低基底上。设置在像素的非显示区内部的TFT与相应的扫描和数据
线电连接。用扫描和数据线转换像素中的TFT引起相应像素打开(即发光)。
以生成在特定波长处的光。有机发光二极管和有机发光显示器的更多细节可在美国专利号
7,358,663;美国专利号7,843,125;美国专利号7,550,917;美国专利号7,714,817;和美国
专利号7,535,172中找到,所述专利各自全文以引用的方式并入本文。
的异质连接,如全文以引用的方式并入本文的美国专利号7,897,429中描述的,并在图18和
19的光伏电池中示出。合适的芳香族阳离子肽浓度范围包括但不限于0-500mM;0-100mM;0-
500μm;0-250μm;和0-100μm。合适的心磷脂浓度范围包括但不限于0-500mM;0-100mM;0-500μm;0-250μm;和0-100μm。例如,异质连接可用于产生多重量子井结构以用于OLED及其他装置中的增强发射。在发现用p型和n型薄结晶膜的活性层构建的有机异质连接晶体管中的高
电导率之后,有机异质连接已获得越来越多的关注。与在无机异质连接中形成的耗尽层形
成对比,电子和空穴蓄积层可在有机异质连接界面的两侧上观察到。具有高电导率的异质
连接膜可用作电荷注射缓冲层和串联二极管的连接单元。双极晶体管和发光晶体管(上文
描述的)可使用有机异质连接膜作为活性层来实现。
压且改善照明效率。有机异质连接也可用于改善OPV电池的功率转换效率超过单层电池双
极OFET(上文讨论的)一个数量级,所述单层电池双极OFET需要电子和空穴两者均取决于施
加的电压在装置通道中蓄积且运输,可通过引入有机异质结构包括掺杂心磷脂或掺杂肽或
掺杂心磷脂/肽的细胞色素c作为活性层来实现。有机异质结构在有机电子装置的连续开发
中具有重要作用。
之间,导致更佳的载体注射和改善的迁移性。具有高电导率的有机异质连接(例如由于使用
掺杂心磷脂或芳香族阳离子肽或心磷脂/肽的细胞色素c)也可用作OFET中的缓冲层,以改
善金属和有机半导体之间的接触,由此改善电子场效应迁移性。基于掺杂心磷脂或掺杂肽
或掺杂心磷脂/肽的细胞色素c的其他异质结构可用于改善OFET、OPV电池中的电接触,以及
作为叠加OPV电池和OLED中的连接单元。
可导致载体再分布和带弯曲。有机异质连接的该双极运输行为提出构造具有高量子效率的
OLED FET的可能性。还讨论了有机异质结构包括由掺杂心磷脂或掺杂肽或掺杂心磷脂/肽
的细胞色素c形成的异质结构作为缓冲层的应用,改善有机层和金属电极之间的接触。有机
半导体中的电荷运输受许多因素影响—本综述强调有意掺杂的n和p型有机半导体的使用,
并且主要考虑由展示带运输行为的结晶有机膜组成的有机异质连接。
加的栅压超过阈值电压(VT)时,诱导的空穴形成导电通道,并且在相对于源电极施加于漏
电极的电位偏压(VDS)条件下,允许电流从漏流动到源。OFET中的通道含有移动的自由空穴,并且阈值电压是诱导导电通道形成所需的最小栅压。因此,OFET以蓄积模式操作,或作为
‘常关’装置操作。然而,在一些情况下,OFET可具有在零栅压下的开放通道,意指相对栅压是关闭装置所需的。这些装置因此被称为‘常开’或‘耗尽模式’晶体管。
带弯曲和在n型材料中向下的带弯曲,其不同于常规无机p-n连接的情况。因为自由电子和
空穴可共存于有机异质连接膜中,所以取决于栅压,有机异质连接膜可运输电子或空穴是
可能的。事实上,在最佳化膜厚度和装置配置后,已观察到双极运输行为。
量级,并且还可通过改变用于形成异质连接的细胞色素c层中的芳香族阳离子肽浓度得到
增强。合适的芳香族阳离子肽浓度范围包括但不限于0-500mM;0-100mM;0-500μm;0-250μm;
和0-100μm。对于常开OFET,诱导的电子和空穴形成膜中的导电通道,从而导致高电导率。由于界面的更高粗糙度而减少的电导率可通过改变如上所述的肽掺杂浓度得到补偿。
性中揭示。垂直异质连接二极管在正电位偏压下产生小电流,并且在负偏压下产生大电流。
与无机p-n二极管形成对比,有机异质连接二极管可显示反向整流特征。正偏压强化带弯曲
且限制载体流,然而,在负偏压下,施加的电场相对内置场,导致位垒的降低。带弯曲因此在负偏压下减弱,并且通过连接的电流得到辅助。
联。诱导的电子可填充陷阱;因此,在恒定n型层厚度的条件下,阈值电压随着增加的电子密度而减少。在中性条件下,在p型层中诱导的空穴数目等于n型层中的空穴数目,并且随着p
型层厚度增加趋向饱和。因此,有机异质连接晶体管的阈值电压可通过增加p型层的厚度得
到降低。电荷蓄积厚度可由在其下阈值电压不再随着增加的p型层厚度而改变的点进行估
计。
个半导体具有相同类型的电导率,则连接被称为同型异质连接;否则它被称为非同型异质
连接。由于两个部件的费米能级中的差异,电子和空穴可在非同型异质连接的两侧上同时
蓄积且耗尽。如果p型半导体的功函数大于n型半导体的功函数( ),则电子和空穴的
耗尽层存在于异质连接的任一侧上,并且空间-电荷区由不能活动的阴离子和阳离子组成。
这类异质连接被称为耗尽异质连接,并且大多数无机异质连接属于这类异质连接,包括常
规p-n异质连接。
Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2(SS-31))或肽和心磷脂的细胞色素c,也可用于降低电池的内电阻,
这使得在放电过程中电池能够维持在几乎恒定的电压下。如本领域理解的,电池是将化学
能直接转换为电能的装置。它包括许多伏打电池,所述伏打电池各自依次又包括通过含有
阴离子和阳离子的导电电解质串联连接的两个半电池。一个半电池包括电解质和阴离子
(带负电的离子)迁移至其的电极,即阳极或负极;另一个半电池包括电解质和阳离子(带正
电的离子)迁移至其的电极,即阴极或正极。在给电池供电的氧化还原反应中,阳离子在阴
极处被还原(添加电子),而阴离子在阳极处被氧化(去除电子)。电池不接触彼此,而是由电
解质电连接。一些电池使用具有不同电解质的两个半电池。半电池之间的分离器允许离子
流动,但防止电解质的混合。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-
37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
原电位之间的差异。掺杂心磷脂或掺杂肽或掺杂心磷脂/肽的细胞色素c可用于将电流从具
有可变或预置电导率的电池内部传输到外部,以增加(或减少)电动势和/或充电时间,这取
决于应用。
的电池的端电压在量级中小于开路电压,并且其为充电的电池的端电压超过开路电压。理
想的电池具有可忽略不计的内电阻,因此它将维持恒定端电压直至衰竭时,随后降至零。在
实际电池中,内电阻在放电下增加,并且开路电压也在放电下减少。如果电压和电阻针对时
间进行标绘,则所得到的图通常为曲线;曲线的形状根据采用的化学和内部排列而改变。细
胞色素c和/或掺杂心磷脂或一种或多种芳香族阳离子肽或心磷脂和一种或多种肽的细胞
色素c可用于降低电池的内电阻,以便提供更佳的性能。关于有机电池的更多细节,参见例
如全文以引用的方式并入本文的美国专利号4,585,717。
(SS-02)、Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2(SS-20)或D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2(SS-31))、心磷脂或心
磷脂和一种或多种肽进行调节。如本文描述的,细胞色素c是在膜的相对侧上来自荷电氧和
氮原子的具有碳和硫的膜蛋白质。更喜欢水样环境的涂布有荷电氧和氮的区域在膜的相对
面上伸出。该排列对于由细胞色素c进行的工作是完美的,所述细胞色素c使用氧至水的反
应以给分子泵供电。当氧消耗时,通过将氢离子从膜的一侧泵到另一侧来储存能量。以后,
通过使氢离子跨越膜回渗,能量可用于构建ATP或给发动机供电。在一些实施例中,芳香族
阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
刷在多种材料上。目前的OPV效率为5%-6.25%。尽管这些效率不能充分替换常规发电形
式,但OPV适合于不需要显著效率的应用,尤其是考虑到半导体太阳能电池的高成本。例如,OPV电池可用于在低光条件如在办公室、家庭或会议室设置下的低光条件下,在连续点滴式
充电设置下给手机供电。
二氧化钛的电化学太阳能电池已超过6%功率转换效率,并且由于其相对低的生产成本将
要进入商业市场。OPV还可在室温下从溶液加工到柔性基底上,其中使用简单和因此更廉价
的沉积方法如旋转涂布或刮刀涂布。可能的应用范围可从给智能塑料卡(信用卡、借记卡、
电话卡或其他)供电的小型一次性使用的太阳能电池(其可例如显示剩余量),至在大面积
扫描仪或医学成像中的光检测器和在粗糙表面上的太阳能动力应用。
(SS-02)、Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2(SS-20)或D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2(SS-31))或心磷脂和
一种或多种肽的细胞色素c,用于光吸收和电荷运输。OPVC将可见光转换成直流电(DC)。一
些光伏电池还可将红外线(IR)或紫外线(UV)放射转换成DC。活性层(例如掺杂心磷脂或掺
杂肽或掺杂心磷脂/肽的细胞色素c)的带隙决定OPVC的吸收带。在一些实施例中,芳香族阳
离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;
Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-
Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
场拆散成自由的电子空穴对。通过在两种异化材料之间产生异质连接来建立有效场。有效
场通过引起电子从吸收剂的导带落到受体分子的导带来拆散激子。受体材料具有的导带边
沿低于吸收剂材料的导带边沿是必需的。
备,所述两个金属导体通常为一层具有高功函数的铟锡氧化物(ITO)和一层低功函数金属
例如Al、Mg或Ca。两个导体之间的功函数差异建立有机层中的电场。当有机层吸收光时,电
子将激发至导带且在价带中留下空穴,从而形成激子。由不同功函数产生的电位帮助分开
激子对,从而将电子拉动到阴极并且将空穴拉动到阳极。起因于该过程的电流和电压可用
于起作用。
子与空穴重组而不是到达电极。
差异,例如由于肽浓度、心磷脂浓度或肽和心磷脂浓度,其在两层之间的界面处诱导静电
力。材料适当选择以使得差异足够大,因此这些局部电场很强,其可比单层光伏电池有效得
多地拆散激子。具有更高电子亲和力(例如更高的肽掺杂浓度)和电离电位的层是电子受
体,并且另一层是电子供体。该结构也被称为平面供体-受体异质连接。
中激子有效断裂。电子移动到受体结构域,随后通过装置携带且由一个电极收集,并且空穴
在相反方向上拉动且在另一侧处收集。
动也可导致装置降解和随着时间过去减少的性能。这对于具有不同组成的装置在不同程度
发生,并且是采取主动研究的领域。其他重要因素包括激子扩散距离;电荷分离和电荷收
集;和电荷运输和迁移性,其受杂质的存在影响。关于有机光伏电池的更多细节,参见例如
美国专利号6,657,378;美国专利号7,601,910;和美国专利号7,781,670,所述专利各自全
文以引用的方式并入本文。
可通过使具有不同带隙能量的材料层彼此邻近或以分层方式沉积来形成。除形成分层薄膜
结构之外,通过沉积材料的异质混合物,可混合具有不同带隙的有机材料,以形成具有多种
空间排列的异质连接,如图19(a)和19(b)中所示。此类异质混合物可包括但不限于细胞色
素c、芳香族阳离子肽和掺杂不同水平的心磷脂或芳香族阳离子肽的细胞色素c的混合物,
所述芳香族阳离子肽包括但不限于例如Tyr-D-Arg-Phe-Lys-NH2(SS-01)、2′,6′-Dmt-D-
Arg-Phe-Lys-NH2(SS-02)、Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2(SS-20)或D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2(SS-
31)。示例性芳香族阳离子肽水平可包括但不限于0-500mM;0-100mM;0-500μM;0-250μM;和
0-100μM。例如通过增加电导率和/或降低在电极处的热消散,这些薄膜还可用于增强常规
电子装置的性能。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2
(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-
Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
有强烈作用。粗糙表面和空隙的存在可增加串联电阻以及短路的机会。膜形态和量子效率
可通过在用具有约 厚度的金属阴极覆盖装置后,使其退火而得到改善。在有机膜
之上的金属膜对有机膜施加压力,这帮助防止有机膜中的形态松弛。这获得更致密填充的
膜,同时允许形成在有机薄膜本体内部的相分离的相互渗透的供体-受体界面。
分离在供体受体界面处发生:当电荷行进到电极时,它可变得被截留和/或在混乱的相互渗
透的有机材料中重组,导致减少的装置效率。选择合适的加工参数以更佳控制结构和膜形
态减轻不希望有的过早截留和/或重组。
02)、Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2(SS-20)或D-Arg-Dmt-Lys-Phe-NH2(SS-31))或心磷脂和一种
或多种肽的细胞色素c的有机膜可通过旋转涂布、气相沉积和美国专利号6,734,038;美国
专利号7,662,427;和美国专利号7,799,377中所述的方法进行沉积,所述专利各自全文以
引用的方式并入本文。旋转涂布技术可用于以高速度涂布更大的表面积,但对于一层使用
溶剂可降解任何已经存在的聚合物层。旋转涂布的材料必须在分离的模式化步骤中进行模
式化。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)
Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
料,而在不同层之间没有化学相互作用。
可通过改变气体流速和源温度进行改变。均匀膜可通过降低载气压得到生长,所述降低载
气压增加气体的速度和平均自由程,其导致边界层厚度的减少。通过OVPD制备的电池不具
有来自从室壁出来的絮片的污染有关的问题,因为壁是温的且不允许分子粘附膜且在其上
产生膜。取决于生长参数(例如源温度、载气的底压和流量等),沉积的膜在性质上可以是结
晶或无定形的。使用OVPD构造的装置显示比使用VTE制备的装置更高的短路电流密度。在电
池之上的供体-受体异质连接的额外层可阻断激子,同时允许电子的传导,导致改善的电池
效率。
Dmt-Lys-Phe-NH2(SS-31)可单独或与心磷脂结合使用,以增加电导率。因此,示例性芳香族
阳离子肽和心磷脂可用于传导电流,具有通过(废)热能产生的更低损耗。该效应可用于延
长电池供电装置例如消费电子产品的操作寿命,和大功率系统例如输电应用中。废热生产
的降低也降低冷却需要,进一步增加效率且延长由传导材料供电的电子装置的寿命,所述
传导材料例如掺杂心磷脂或芳香族阳离子肽或心磷脂和本发明的一种或多种肽的细胞色
素c。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中
(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)
Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
色素c的还原(图1)且增加通过细胞色素c的电子流(图2)。
中心和电极之间的电子转移。另外或可替代地,可使用直接电子转移方法,由此氧化还原活
性酶直接固定在电极表面上。例如,在pH7下带正电且含有在血红素边缘周围的大量Lys残
基的细胞色素c,例如通过自装配的羧基末端的烷硫醇而吸附在产生的带负电的表面上。在
一些实施例中,在+150mV的恒定电位下,细胞色素c电极对在nM浓度范围中的超氧化物敏
感。
种或多种。在一些实施例中,掺杂心磷脂或掺杂肽或掺杂心磷脂/肽的细胞色素c充当生物
传感器内的氧化还原活性酶和电极之间的介质。在一些实施例中,掺杂心磷脂或掺杂肽或
掺杂心磷脂/肽的细胞色素c直接固定在生物传感器的电极上。在一些实施例中,肽和心磷
脂中的一种或多种与生物传感器内的细胞色素c连接。在一些实施例中,肽和心磷脂中的一
种或多种不与细胞色素c连接。在一些实施例中,肽、心磷脂和/或细胞色素c中的一种或多
种固定在生物传感器内的表面上。在其他实施例中,肽、心磷脂和/或细胞色素c中的一种或
多种在生物传感器内可自由扩散。在一些实施例中,生物传感器包括肽D-Arg-Dmt-Lys-
Phe-NH2和/或Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2。在一些实施例中,芳香族阳离子肽包含:Dmt-D-Arg-Phe-(atn)Dap-NH2(SS-19),其中(atn)Dap是β-氨茴酰-L-α,β-二氨基丙酸;Dmt-D-Arg-
Ald-Lys-NH2(SS-36),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;Dmt-D-Arg-Phe-Lys-Ald-NH2(SS-37),其中Ald是β-(6’-二甲氨基-2’-萘酰)丙氨酸;D-Arg-Tyr-Lys-Phe-NH2
(SPI-231);和Dmt-D-Arg-Phe-(dns)Dap-NH2,其中(dns)Dap是β-丹磺酰-L-α,β-二氨基丙酸(SS-17)。
磷脂。在串联氧化还原反应中,电子从基底300转移到氧化还原活性酶310,从酶310转移到
掺杂心磷脂或掺杂肽或掺杂肽/心磷脂的细胞色素c320,并且从掺杂心磷脂或掺杂肽或掺
杂肽/心磷脂的细胞色素c320转移到电极330。
中,电子从基底340转移到氧化还原活性酶350,并且从酶350转移到掺杂心磷脂或掺杂肽或
掺杂心磷脂/肽的细胞色素c固定在其上的电极360。
环境污染物的转移,由此改变物质的效价且降低其相对毒性。在本文公开的方法中,芳香族
阳离子肽与细菌细胞色素c相互作用且促进电子传递。在一个方面,芳香族阳离子肽促进细
菌细胞色素c的还原。在另一个方面,该肽增强通过细菌细胞色素c的电子扩散。在另一个方
面,该肽增强细菌细胞色素c中的电子容量。在另一个方面,该肽诱导围绕细菌细胞色素的
血红素基团的新型π-π相互作用,所述相互作用有利于电子扩散。最终,芳香族阳离子肽与细菌细胞色素c的相互作用促进和/或增强环境污染物的异化还原。
污染物的样品与生物修复组合物接触。一般而言,生物修复组合物包含表达本文公开的芳
香族阳离子肽中的一种或多种的重组细菌。
一些实施例中,编码肽的核酸携带在质粒DNA上,所述质粒DNA通过细菌转化由细菌吸收。可
用于本文描述的方法中的细菌表达质粒的例子包括但不限于ColE1、pACYC184、pACYC177、
pBR325、pBR322、pUC118、pUC119、RSF1010、R1162、R300B、RK2、pDSK509、pDSK519和pRK415。
肽的核酸序列。在一些实施例中,核酸序列由整合到细菌基因组内的细菌转座子携带。可用
于本文描述的方法中的细菌转座子的例子包括但不限于Tn1、Tn2、Tn3、Tn21、γδ(Tn1000)、Tn501、Tn551、Tn801、Tn917、Tn1721Tn1722Tn2301。
子包括但不限于热休克启动子、异丙基β-D-L-硫代半乳糖吡喃糖苷(IPTG)诱导型启动子和
四环素(Tet)诱导型启动子。
(Pbla)、λ噬菌体的PL启动子、复制控制启动子PRNAI和PRNAII、以及rrnB核糖体RNA操纵子
的P1和P2启动子。
(S.algidipiscicola)、亚马逊希瓦氏菌(S.amazonensis)、海水希瓦氏菌(S.aquimarina)、
波罗的海希瓦氏菌(S.baltica)、希瓦氏菌属嗜压菌(S.benthica)、考氏希瓦氏菌
(S.colwelliana)、脱色希瓦氏菌(S.decolorationis)、反硝化希瓦氏菌
(S.denitrificans)、奥奈达湖希瓦氏菌(S.donghaensis)、真实希瓦菌(S.fidelis)、冷海
希瓦氏菌(S.frigidimarina)、S.gaetbuli、冰海希瓦氏菌(S.gelidimarina)、
S.glacialipiscicola、S.hafniensis、哈夫尼希瓦氏菌(S.halifaxensis)、羽田希瓦氏菌
(S.hanedai)、S.irciniae、日本希瓦氏菌(S.japonica)、S.kaireitica、
S.livingstonensis、S.loihica、海动物肠希瓦氏菌(S.marinintestina)、S.marisflavi、
鱼希瓦菌(S.morhuae)、S.olleyana、奥奈达希瓦式菌(S.oneidensis)、S.pacifica、皮氏希瓦氏菌(S.pealeana)、耐压希瓦氏菌(S.piezotolerans)、S.pneumatophori、S.profunda、
S.psychrophila、腐败希瓦菌(S.putrefaciens)、竹刀鱼希瓦氏菌(S.sairae)、
S.schegeliana、S.sediminis、S.spongiae、S.surugensis、紫色希瓦氏菌(S.violacea)、
S.waksmanii、或武氏希瓦氏菌(S.woodyi)。
(G.sullfurreducens)、G.hydrogenophilus、金属还原地杆菌(G.metallireducens)、
G.argillaceus、G.bemidjiensis、G.bremensis、G.grbiciae、G.pelophilus、
G.pickeringii、G.thiogenes或G.uraniireducens。
(D.acetexigens)、乙酸氧化脱硫单胞菌(D.acetoxidans)、脱硫单胞菌(D.michiganensis)
或嗜硫脱硫单胞菌(D.thiophila)、脱硫单胞菌属物种(D.sp)。
硫弧菌(Desulfovibrio desulfuricans)、巨大脱硫弧菌(Desulfovibrio gigas)、嗜盐脱
硫弧菌(Desulfovibrio halophilus)、趋磁脱硫弧菌(Desulfovibrio magneticus)、
Desulfovibrio multispirans、惰性脱硫单胞菌(Desulfovibrio pigra)、Desulfovibrio
salixigens、脱硫弧菌属物种(Desulfovibrio sp.)或普通脱硫弧菌(Desulfovibrio
vulgaris)。
硫还原弯形菌(D.succinoxidans)。
子酸居泥杆菌(P.acidigallici)、暗杆菌属物种(P.sp.)A3b3、玛斯里暗杆菌
(P.masseliensis)或P.seleniigenes。
ferrireducens、Desulfobacter propionicus、Geospirillium barnseii、Ferribacterium limneticum、Geothrix fermentens、土下芽孢杆菌(Bacillus infernus)、Thermas sp.SA-
01、大肠杆菌(Escherichia coli)、奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)、荚膜红细菌
(Rhodobacter capsulatus)、类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)、脱氮硫杆菌
(Thiobacillus denitrificans)、反硝化微球菌(Micrococcus denitrificans)、脱氮副球
菌(Paraoccus denitrificans)或假单胞菌属物种(Pseudomonas sp.)。
成。在一些实施例中,用于金属生物修复的方法包括使金属与包含表7中列出的细菌的生物
修复组合物接触,所述细菌被改造为表达本文公开的一种或多种芳香族阳离子肽。
中,硫酸盐生物修复方法包括使硫酸盐与包含表7中列出的细菌的生物修复组合物接触,所
述细菌被改造为表达本文公开的一种或多种芳香族阳离子肽。
法包括使高氯酸盐与包含大肠杆菌、奇异变形杆菌、荚膜红细菌或类球红细菌的生物修复
组合物接触,所述细菌被改造为表达本文公开的一种或多种芳香族阳离子肽。在一些实施
例中,高氯酸盐生物修复方法包括使高氯酸盐与包含表7中列出的细菌的生物修复组合物
接触,所述细菌被改造为表达本文公开的一种或多种芳香族阳离子肽。
化微球菌、脱氮副球菌或假单胞菌属物种或大肠杆菌的生物修复组合物接触,所述细菌被
改造为表达本文公开的一种或多种芳香族阳离子肽。在一些实施例中,硝酸盐生物修复方
法包括使硝酸盐与包含表7中列出的细菌的生物修复组合物接触,所述细菌被改造为表达
本文公开的一种或多种芳香族阳离子肽。
基醚(MTBE)、氯乙烯或二氯乙烯的异化还原。在一些实施例中,生物修复方法包括使这些污
染物与包含表7中列出的细菌的生物修复组合物接触,所述细菌被改造为表达本文公开的
一种或多种芳香族阳离子肽。
料从其原始位置取出且在其他地方处理。
被去除或降低至可接受的水平。在一些实施例中,非原位生物修复包括堆肥,其中被污染的
土壤从其原始位置挖出,与本文描述的生物修复组合物和无害有机材料组合,并且维持在
堆肥容器中直至污染物被去除或降低至可接受的水平。在一些实施例中,非原位生物修复
包括在生物反应器中的去污,其中将被污染的土壤或水置于经改造的包含系统中,与本文
描述的生物修复组合物组合,并且维持直至污染物被去除或降低至可接受的水平。
性酶和连接酶,编码肽的核酸序列可被合成且克隆到选择的质粒内。连接产物可被转化到
大肠杆菌内,以便生成大量产物,所述产物随后可转化到选择的生物修复细菌内。类似地,
策略可用于生成携带编码一种或多种芳香族阳离子肽的核酸序列的细菌转座子,且将转座
子转化到选择的生物修复细菌内。
而改变,并且多种生物修复细菌的培养条件是本领域可容易获得的。
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(1995年8月)。
脂/肽的细胞色素c可用于纳米线应用中。通常,纳米线是具有纳米级别的直径(10 米)的纳
米结构。作为另外一种选择,纳米线可定义为具有限于数十纳米或更少的厚度或直径和不
受限制的长度的结构。在这些规模上,量子机械效应发挥作用。存在许多不同类型的纳米
线,包括金属的(例如Ni、Pt、Au)、半导体的(例如Si、InP、GaN等)、和绝缘的(例如SiO2、TiO2)。分子纳米线由有机(例如DNA、本文公开的芳香族阳离子肽、细胞色素c和/或掺杂心
磷脂或肽或肽/心磷脂的细胞色素c等)或无机(例如Mo6S9-xIx)的重复分子单元组成。本文
公开的纳米线例如可用于将部件连接到极小电路内。使用纳米技术,部件由化学化合物制
成。
法中,通过组合组成成分附加原子来合成纳米线。大多数合成技术基于自下而上的方法。
STM的尖端,且随后将它缩回。
化剂是液体金属(例如金)纳米簇,其或以胶体形式购买且沉积在基底上,或通过反湿润由
薄膜自装配。该过程通常可在半导体材料的情况下产生结晶纳米线。该源进入这些纳米簇
且开始使其饱和。一旦达到超饱和,该源就固化且从纳米簇向外生长。最终产物的长度可通
过简单关闭源进行调节。具有交替材料的超晶格的化合物纳米线可通过在仍处于生长期时
转换源来产生。在一些实施例中,可使用源材料例如芳香族阳离子肽、细胞色素c和/或掺杂
心磷脂或肽或心磷脂/肽的细胞色素c。无机纳米线例如Mo6S9-xIx(其可替代地视为簇聚合
物)在单步气相反应中在高温下合成。
产生纳米线的方法相比较,它可按比例增加以产生非常大量的纳米线。其中乙二醇是溶剂
和还原剂两者的多元醇合成已证明在产生Pb、Pt和银的纳米线方面是特别通用的。
析(Prizm软件)进行测定。
UV/可见分光光度计(Ultrospec3300pro,GE)在具有1或2mm径长的石英池中记录。N-乙酰半
胱氨酸(NAC)和谷胱甘肽用作电子供体,以还原氧化型细胞色素c。细胞色素c还原的速率常
数通过添加多种浓度的肽进行估计。肽的剂量依赖性与细胞色素c还原动力学关联。
果酸盐)、C2(琥珀酸盐)和C3(TMPD/抗坏血酸盐)底物。测定在低底物条件下进行,以便避免
使酶反应饱和。分离的线粒体中的ATP生产使用萤光素酶方法(Biotherma)在96孔发光板阅
读器(Molecular Devices)中动态测定。ATP合成的初始最大速率经过第一分钟进行测定。
(Biometra, 德国)和铂对电极。金丝电极根据建立的方案进行清洁。细胞色素c
在溶液中的电化学研究使用巯基丙醇修饰的电极(在20mM巯基丙醇中温育24小时)进行。记
录使用在1MKCl和10mM磷酸钠缓冲液,pH7.4/7.8中的20μM细胞色素c的循环伏安法。克式量
电位计算为在不同扫描速率(100-400mV/s)下的阳极和阴极峰电位与来自根据Randles-
Sevcik方程在不同扫描速率下的峰电流的扩散系数之间的中点。
特性(identity),并且通过分析型反相HPLC和薄层色谱法在三个不同的系统中评估其纯
度。将达到>98%的纯度。通常,使用5g的树脂的合成运行获得约2.0-2.3g的纯肽。
550nm处的突出转变。SS-31的添加产生显著的在550nm处的谱重转移(图1A)。时间依赖性光
谱法显示SS-31增加细胞色素c还原率(图1B)。这些数据提示SS-31改变细胞色素c的电子结
构且增强Fe3+还原为Fe2+血红素。
图),所有伏安测量均使用与BASi C3Cell Stand联接的BASi-50W Voltammetric Analyzer
进行。Ag/AgCl电极用作参考,并且玻璃碳和铂电极用于标准测量。在每次测量前,溶液用氮完全脱气,以避免电极结垢。如图2(下图)中所示,对于Tris-硼酸盐-EDTA(TBE)缓冲液、缓
冲液加上细胞色素c、和缓冲液加上细胞色素c加上两种不同SS31剂量获得循环伏安图。电
流(电子扩散率)增加几乎200%,因为SS31剂量就细胞色素c而言加倍(cyt c:SS31=1:2)。
结果指示SS31促进细胞色素c中的电子扩散,从而使得该肽可用于设计更灵敏的生物检测
器。
电子(图2A)。细胞色素c状态中的强PL发射可在650nm处明确鉴定(图2B)。PL强度随着SS-31
的添加呈剂量依赖性增加,从而意味着在细胞色素c中的导带中的可用电子态增加(图2B)。
这提示SS-31增加细胞色素c导带的电子容量,从而与SS-31介导的通过细胞色素c的电流的
增加一致。
果提示SS-31必须修饰血红素的中间环境,或通过提供另外的Tyr用于对血红素的电子隧
穿,或通过降低内源Tyr残基和血红素之间的距离。围绕血红素的π-π*相互作用的增加将增强电子隧穿,其将有利于电子扩散。
测量。所有实验均一式三份完成,其中n=4-7。结果显示SS-31促进对氧的电子转移,而不使线粒体解偶联(图5)。
SS-31对分离的线粒体的添加剂量依赖性增加ATP合成率(图6)。这些结果显示通过SS-31的
电子转移的增强与ATP合成偶联。
μM琥珀酸盐连同或不连同100μM SS-31的存在下测量呼吸速率。实验一式三份执行,其中n
=3。这些数据提示:1)SS-31经由IMM紧密结合的细胞色素c起作用;2)SS-31可援救功能细
胞色素c的下降。
550nm处的吸光度的时间依赖性增加(图13)。使用N-乙酰半胱氨酸(NAC)作为还原剂获得相
似结果(未示出)。SS-31单独以100μM浓度的添加不还原细胞色素c,但SS-31剂量依赖性增
加NAC诱导的细胞色素c还原率,从而提示SS-31不贡献电子,而是加速电子转移。
液含有0.5mM琥珀酸盐(复合物II底物)和400μM ADP。当使用低浓度的复合物I底物(谷氨酸
盐/苹果酸盐)时,观察到O2消耗的相似增加(数据未示出)。电子流量的增加与分离的线粒
体中的ATP生产率的显著增加关联,所述分离的线粒体由低浓度的琥珀酸盐供能(图15)。这
些数据提示将SS-20和SS-31靶向IMM可促进电子传递链中的电子流量且改善ATP合成,尤其
是在减少底物供应的条件下。
负电荷的离子吸引而与线粒体膜结合。组织和线粒体首先通过在低pH下在硫酸铝溶液中在
搅拌机中的匀浆化来打碎。带正电的铝离子可通过与带负电的磷脂结合置换来自膜的细胞
色素c,且释放溶液中的蛋白质。过量硫酸铝通过将pH升高至8.0得到去除,其中铝以氢氧化
铝的形式沉淀。
制备。
质。
述公开内容在本文描述的方法和组合物范围内可衍生修饰。
的组成型启动子的细菌质粒内。质粒将通过限制性消化进行制备,其中使用对应于寡核苷
酸末端上的限制性位点的酶。使用常规分子生物学技术,使寡核苷酸退火且连接到制备的
质粒内。将连接产物转化到在选择性培养基上生长的大肠杆菌内。使用本领域已知的方法,
通过DNA测序就cDNA插入片段筛选几个阳性克隆。将扩增阳性克隆且制备表达构建体原种。
素抗性,选择重组细菌。
und Zellkulturen GmbH(德国微生物和细胞培养物收藏中心(German Collection of
Microorganisms and Cell Cultures))推荐的培养基中在30℃下在厌氧条件下进行培养。
用野生型和重组脱硫脱硫弧菌接种1280ppm硫酸盐的水溶液且培养12小时。
甘油(104.16mL)、浓盐酸(60.25mL)和95%异丙醇(208.33mL)的条件化混合物。对于每次反
应,2mL无细胞上清液将在250mL锥形瓶中的Millipore水中稀释1:50,并且添加5mL条件化
混合物。整个悬浮液将通过搅拌充分混合。添加大约1克氯化钡结晶,同时搅拌继续1分钟。
在420nm处分光光度计测量浊度前,允许混合物在静止条件下沉降2分钟。硫酸盐离子的浓
度将由使用范围为0-40ppm Na2SO4的标准制备的曲线进行测定。
合。小肽与脂质膜的相互作用可使用荧光光谱法(Surewicz和Epand,1984)进行研究。在与
磷脂囊泡结合后,固有Trp残基的荧光显示出增加的量子得率,并且这还伴随最大发射的蓝
移,指示在更疏水环境中Trp残基的掺入。极性-灵敏的荧光探针掺入肽内,并且荧光光谱法
用于测定SS-19、SS-37和SS-36是否与CL相互作用。结果显示于图21中。
氨茴酰衍生物的量子得率强烈依赖于局部环境,并且从水到80%乙醇可增加5倍,连同发射
最大值(λmax)<10nm的蓝移(Hiratsuka T,1983)。使用Hitachi F-4500荧光分光光度计,在
320nm处的激发后,监控单独和在渐增浓度的CL(5-50μg/ml)的存在下的SS-19(1μM)荧光发
射谱。CL(5-50μg/ml)的添加导致SS-19的量子得率的2倍增加,没有λmax的显著转变(图
21A)。这些发现提示SS-19与CL的疏水结构域相互作用。
2002)。当在350nm处激发时,λmax从水中的542nm转变为庚烷中的409nm,伴随量子得率的显著增加(Cohen等人,2001)。在350nm处的激发后,监控单独和在渐增浓度的CL的存在下的
SS-37(1μM)荧光发射谱。CL(5-50μg/ml)的添加导致SS-37的量子得率的3倍增加以及λmax
的明确蓝移,从不含CL的525nm到含有50μg/ml CL的500nm(图21B)。这些结果提供SS-37与
CL的疏水结构域相互作用的证据。
加低得多的CL量(1.25-5μg/ml)观察到量子得率和蓝移的急剧增加。λmax从不含CL的525nm
转变为含有少至1.25μg/ml CL的500nm,并且使用5μg/ml CL的添加,量子得率增加超过100倍(图21C)。这些结果提供SS-36与CL的疏水结构域强烈相互作用的证据。
最大荧光发射。结果显示于图22中。
22B)。SS-19荧光(10μM)通过2μM细胞色素c的序贯添加类似地猝灭(图22C,C+箭头)。通过细胞色素c的猝灭不通过牛血清白蛋白的序贯添加移位(图22C,A+箭头)(500μg/ml)。这些数
据指示SS-19可能在血红素环境中的细胞色素c内部非常深入地相互作用。SS-19与细胞色
素c的相互作用线性依赖于添加的细胞色素c的量(图22D)。
用。结果显示于图23中。
较,细胞色素c(2μM)的后续添加导致更大程度的SS-19荧光猝灭(图23B)。这些数据指示SS-
19与细胞色素c的相互作用在CL的存在下得到增强。CL可通过充当两个阳离子分子的阴离
子平台来加强SS-19和细胞色素c之间的相互作用。
加移位(图23C,A+箭头)。因此,这些肽与CL的相互作用不干扰其在细胞色素c内部非常深入
地相互作用的能力。
灭,伴随发射最大值的大蓝移(510nm至450nm)(图23D)。这些数据提示该肽与细胞色素c-CL
复合物内部深入的疏水结构域相互作用。
Phe-NH2(SPI-231)保护细胞色素c的血红素环境不受CL的酰基链影响。
顿效应的丧失揭示血红素袋区的改变,所述改变涉及Met80从轴向配位到血红素铁的移位。
使用AVIV CD Spectrometer Model410获得CD谱。结果显示于图24中。
Met80配位的明确证据。
为Fe3+。CL结合的细胞色素c具有明显比天然细胞色素c更负的氧化还原电位,并且细胞色素
c的还原在CL的存在下得到显著抑制(Basova等人,2007)。
处的吸光度监控细胞色素c的还原。CL的添加使细胞色素c还原率减少一半。SS-31(20、40或
100μM)的添加剂量依赖性防止CL的抑制作用(图25A)。
1mM抗坏血酸盐(细胞色素C的直接还原剂)。加入400μM ADP以起始3态呼吸。结果显示于图
26中。
耗(图26B;使用谷氨酸盐/苹果酸盐和TMPD/抗坏血酸盐的数据未示出)。
子流量的增加与氧化磷酸化偶联(图27)。
所有自由和静电结合的细胞色素c,仅留下与CL紧密结合的细胞色素c。D-Arg-Dmt-Lys-
Phe-NH2(SS-31)以剂量依赖性方式增强丝状体中的复合物II呼吸,所述丝状体具有与线粒
体内膜紧密结合的细胞色素c(图28)。这些数据提示SS-31与细胞色素c-CL复合物直接相互
作用,并且促成从复合物III到复合物IV的电子转移。
Fe-Met80配位的破裂。这导致血红素Fe3+对H2O2的暴露,并且过氧化物酶活性急剧增加
(Vladimirov等人,2006;Sinibaldi等人,2008)。细胞色素c过氧化物酶的作用机制类似于
其他过氧化物酶例如辣根过氧化物酶(HRP)的作用机制。因此,能够使用amplex红-HRP反应
研究细胞色素c过氧化物酶活性。在过氧化物酶的存在下,amplex红(AR)与H2O2反应,以形成红色荧光氧化产物试卤灵(Ex/Em=571/585)。
amplex红的添加引起由于试卤灵形成导致的荧光信号的快速增加,从而提供细胞色素c/CL
复合物的过氧化物酶活性的直接证据(图29A)。SS-31的包括减少amplex红过氧化速率,从
而提示SS-31与细胞色素c直接相互作用,以防止CL诱导的过氧化物酶活性(图29A)。
素c过氧化物酶活性的能力的比较。
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和变化而不背离其精神和范围。根据上述说明书,除本文中列举的之外,在本发明范围内的
功能上等价的方法和仪器对于本领域的技术人员将是显而易见的。此类修改和变化预期落
入所附权利要求的范围内。本发明仅受所附权利要求书连同此类权利要求书赋予权力的等
价物的全部范围限制。应当理解,本发明并不限于特定的方法、试剂、化合物、组合物和生物系统,当然,所述方法、试剂、组合物和生物系统可变化。还应理解,本文中使用的术语仅用于描述特定实例,并不预期是限制性的。
列出的范围可容易地视为充分描述并使相同范围能够分解成至少相等的二分之一、三分之
一、四分之一、五分之一、十分之一等。作为非限制性例子,本文讨论的每个范围可容易地分解成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。如本领域技术人员还应理解的,所有的语言
例如“上至”、“至少”、“大于“、”小于“等等包括所述数目,并且指随后可分解成如上文讨论的子范围的范围。最后,如本领域的技术人员应当理解的,范围包括每一个别成员。因此,例如,具有1-3个单元的组指具有1、2或3个单元的组。类似地,具有1-5个单元的组指具有1、2、
3、4或5个单元的组等等。