抗癌药物的靶向运输可以降低毒副作用,对于癌症患者治疗尤为重要。细胞穿膜肽（cell penetrating peptides,CPPs）是一类由5-30个氨基酸组成的小肽,其序列富含碱性氨基酸,能够携带多种生物活性大分子进入细胞内发挥药理活性。目前,CPPs已经成为有效的药物载体,但大多数CPPs都缺乏靶向肿瘤细胞的特性,如来源于人类免疫缺陷病毒HIV-1的经典细胞穿膜肽TAT,限制了其作为药物运输载体在临床上的应用。自然界中有一类天然存在的多阳离子小肽被称为抗菌肽（antimicrobial peptides,AMPs）,具有广谱的抗菌活性。AMPs具有与CPPs一些相似的物理化学性质,例如两亲性,疏水性,富含阳离子特性等,这些重叠结构特征使得天然存在的AMPs成为筛选新型CPP的重要来源。此外,据报道一些AMPs还具有选择性的内化进入肿瘤细胞的特性。Buffalo CATHL4（buCATHL4）是最近发现的水牛来源的AMP家族,富含精氨酸和芳香族氨基酸残基,其抗菌机制主要依赖于膜破坏,导致膜不稳定。目前还没有文献报道这些新鉴定的水牛来源的AMPs是否具有类似CPP的功能。本课题组从水牛来源的12种buCATHL4 AMPs中随机选择5种作为筛选新型CPP的候选者。将这些AMPs序列与EGFP融合并在大肠杆菌中表达,通过荧光显微镜和流式细胞术分析研究它们的穿膜活性。实验结果表明这些AMPs对HeLa细胞均表现出穿膜活性,其中一种穿膜活性最高的AMP被命名为CAT,其穿膜活性是其他AMPs的2-8倍。本文进一步将CAT的穿膜活性与其他已报道三种有穿膜能力的AMP（Indolicidin,LL-37,L-K6）以及经典的CPP TAT进行比较,实验结果表明CAT的穿膜效率比其他报道的AMP衍生的CPPs高3-5倍,甚至比经典的TAT活性高了 6倍。表明CAT是一种从buCATHL4s筛选的新型高效的CPP,并且在CAT具有高效穿膜活性的浓度下未观察到对细胞膜的损伤和细胞毒性。本文进一步观察了 CAT在多种肿瘤细胞系（HeLa,SMMC-7721,A549,H460）和正常细胞系（LO-2,HEK293,293T,MRC-5）中的穿膜活性。根据融合蛋白EGFP-CAT介导的细胞内化实验数据表明CAT在测试的各种肿瘤细胞中的穿膜活性显著高于正常细胞,尤其是SMMC-7721肿瘤细胞,其内化效率约为正常细胞MRC-5细胞的7.37倍。MAP30是一种苦瓜来源的Ⅰ型核糖体失活蛋白,具有抗肿瘤活性。为了进一步考察CAT是否可以有效地携载药物以及运输药物后是否依然拥有对肿瘤高亲和力的性质,我们将CAT与MAP30进行融合表达及纯化,获得纯化的蛋白MAP30-CAT。MTT实验结果显示:与没有融合CAT的MAP30蛋白相比,MAP30-CAT在肿瘤细胞系SMMC-7721中表现出强烈的抗增殖活性,其IC50值比MAP30蛋白的IC50值降低了 83倍,而对正常细胞MRC-5的IC50仅降低了约2倍,表明融合了 CAT的MAP30对肿瘤细胞和正常细胞IC50值的差异显着提高,达到了 38倍左右。在HeLa和293T细胞中也观察到相似的实验结果。表明CAT不仅可以有效地携载药物运输到细胞内,并且依然表现出对肿瘤高毒性而对正常细胞较低毒性的特点。流式细胞术检测细胞凋亡的结果显示,融合了 CAT的MAP30对肿瘤细胞毒性的增加主要是强化了的MAP30蛋白的细胞凋亡途径。本课题研究表明CAT作为一种新型高效的肿瘤靶向CPP,在体内药物递送应用中具有重要应用价值。