穿膜多肽(CPPs)是由不超过30个氨基酸序列组成的肽链,它们能够穿透生物膜进入细胞内,而不会对细胞膜产生破坏作用。实验证实穿膜多肽能够自发地穿过细胞膜,运载不同尺寸结构的大分子物质,例如蛋白质、聚核苷酸甚至长达200nm的脂质体等。通常,穿膜多肽是无毒的而且能够快速的穿过生物膜,这种特性使得细胞穿膜肽能够成为细胞内理想的药物载体。目前,科学家已经发现并定义100多种的穿膜多肽,但是关于它们的穿膜机理仍然是未知的。在正常情况下,穿膜多肽的穿膜过程似乎与受体和能量无关,但是在一些特定条件下,穿透途径可以部分归于类似纳米粒子的内吞作用。一系列实验研究表明存在不止一种的穿膜多肽穿膜的可能途径,例如,在穿膜肽密度较低时穿膜肽直接穿透细胞膜的途径,相反,在密度较高时,通过内吞作用途径。由于在细胞内外环境分布的带电离子数不均,在细胞膜两侧产生膜电势。我们发现在较高的膜电势下,细胞膜不稳定而且容易破裂,相反的,在较低的膜电势下细胞膜保持稳定没有剧烈的波动。本篇文章主要通过运用分子动力学模拟方法证实跨膜电势在穿膜肽的穿膜过程中十分重要。更进一步,模拟过程中发现在磷脂膜内形成一个纳米尺寸的亲水性水孔,水孔的形成促进了穿膜多肽的穿膜运输过程。这一发现不仅说明了穿膜多肽的通过磷脂膜穿透的传输机理,而且证实了跨膜电势在细胞活性中的重要性。