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Biologische Kanäle erleichtern den Austausch von Molekülen über Membranen, es fehlen jedoch allgemeine Instrumente zur Quantifizierung des Transports. Häufig werden die funktionellen Eigenschaften von Membrankanälen mittels Elektrophysiologie untersucht. Frühere Studien der Ionenstromfluktuationen lassen jedoch keinen Rückschluss auf einen erfolgreichen Transport zu, d. h. die Unterscheidung zwischen einer Translokation und nur Bindung. Um beide Prozesse zu unterscheiden, wurde eine zusätzliche Barriere am Kanalausgang eingefügt, die als Zähler erfolgreicher Permeation dient. Hierzu vergleichen wir die Aufenthaltsdauer der Moleküle im nativen Kanal (wt) mit einer am Ausgang chemisch modifizierten Cysteinmutante. Als Beispiel verwenden wir den gut untersuchten Außenmembrankanal von E. coli, OmpF. Wie dessen bekannter Struktur zu entnehmen ist, ist die Glutaminsäure E181 unterhalb des Selektionsfilters und daher optimal geeignet. Das einzige Cystein im ansonsten cysteinfreien Protein wird über eine kovalente Bindung mit einem der beiden Blocker unterschiedlicher Größe (MTSES oder GLT) funktionalisiert. Mit diesem Konstrukt wird der Durchgang von unterschiedlichen Polyargininen als Model quantifiziert. In einer weiteren Messreihe wird Norfloxacin als Beispiel für die Permeation von Antibiotika untersucht. Ein Molekülzähler, der am Kanalausgang eine zusätzliche Energiebarriere schafft, um die Permeatmenge der Moleküle zu quantifizieren, wurde eingeführt. Zuerst wurde die Effizienz mit geladenen Peptiden gezeigt. In einer zweiten Serie wurde das Antibiotikum Norfloxacin getestet. So ermöglicht die Einführung eines partiellen Kanalblockers die Unterscheidung zwischen Bindung und Translokation für ein breites Spektrum an Molekülen. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Many cell-penetrating peptides (CPPs) fold at cell surfaces, adopting α- or β-structure that enable their intracellular transport. However, the same structural folds that facilitate cellular entry can also elicit potent membrane-lytic activity, limiting their use in delivery applications. Further, a distinct CPP can enter cells through many mechanisms, often leading to endosomal entrapment. Herein, we describe an intrinsically disordered peptide (CLIP6) that exclusively employs non-endosomal mechanisms to cross cellular membranes, while being remarkably biocompatible and serum-stable. We show that a single anionic glutamate residue is responsible for maintaining the disordered bioactive state of the peptide, defines its mechanism of cellular entry, and is central to its biocompatibility. CLIP6 can deliver membrane-impermeable cargo directly to the cytoplasm of cells, suggesting its broad utility for delivery of drug candidates limited by poor cell permeability and endosomal degradation. [ABSTRACT FROM AUTHOR]