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Cell-penetrating peptides and proteins: new inhibitors of allergic airways disease

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Cell-penetrating peptides (CPPs) or protein transduction domains (PTDs) are peptides that have the ability to efficiently traverse cellular membranes, either alone or in association with molecular cargo. Several naturally occurring PTDs, including those from HIV TAT and Drosophila antennapedia, have this unique activity. Synthetic CPPs, such as polyarginine, also have the ability to enter cells and transport a variety of cargo. While the precise mechanism(s) of cellular entry for individual CPPs may vary, it is likely that uptake is mediated, at least in part, through endocytosis. Moreover, biological activity of cell-penetrating peptides and proteins has been clearly demonstrated in a number of in vitro and in vivo studies. Recently, cell-penetrating proteins targeting the Ras GTPase and the phospholipid kinase PI3K (phosphoinositide 3-kinase) have been shown to inhibit eosinophil trafficking and survival in vitro. These proteins, as well as CPPs targeting the STAT-6 transcription factor or the T-cell costimulatory molecule CTLA-4 (cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4), have also been tested in animal models of asthma. Data from several groups, including ours, indicate that these molecules inhibit airway eosinophilic inflammation, airway hyperresponsiveness (AHR), and mucus production in experimental allergic airways disease. Thus, CPPs targeting these and other signaling molecules may also effectively inhibit allergic airways disease in humans.

Les peptides de pénétration cellulaire (PPC) ou les domaines de transduction protéiques (DTP) sont des peptides capable de traverser efficacement les membranes cellulaires, soit individuellement, soit en association avec un cargo moléculaire. Plusieurs DTP naturels, y compris ceux de la protéine TAT du VIH et de la protéine antennapedia de la drosophile, ont cette propriété particulière. Les PPC synthétiques, comme la poly-arginine, ont aussi la capacité d’entrer dans les cellules et de transporter des cargos de structures diverses. Le ou les mécanismes d’entrée des PPC individuels dans les cellules peuvent varier; toutefois, il est probable que la capture s’effectue, du moins en partie, par endocytose. De plus, plusieurs études in vitro et in vivo ont clairement démontré l’activité biologique des protéines et peptides de pénétration cellulaire. Récemment, on a montré que les peptides de pénétration cellulaire ciblant la Ras GTPase et la phospholipide kinase, phosphoinositide 3-kinase (PI3K), inhibent le transport et la survie des éosinophiles in vitro. Ces protéines, ainsi que les PPC ciblant le facteur de transcription STAT-6 ou la molécule de costimulation des lymphocytes T CTLA4 (antigène 4 des lymphocytes cytotoxiques), ont aussi été examinées dans des modèles animaux de l’asthme. Les résultats obtenus chez plusieurs groupes, dont les nôtres, indiquent que ces molécules inhibent l’inflammation éosinophile des voies aériennes, l’hyperréactivité bronchique (HRB) et la production de mucus dans la maladie bronchique allergique expérimentale. Ainsi, les PPC ciblant ces molécules et d’autres molécules de signalisation pourraient aussi inhiber efficacement la maladie bronchique allergique chez les humains.
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Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2008

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