Understanding cell-penetrating peptide mechanisms using computational electrophysiology simulations
Catalina-Hernández, Èric (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Bioquímica i de Biologia Molecular)
Aguilella-Arzo, Marcel (Universitat Jaume I)
López-Martín, Mario (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Neurociències)
Peralvarez-Marin, Alex (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Bioquímica i de Biologia Molecular)

Data:	2026
Resum:	Cell-penetrating peptides (CPPs) can enter cells without inducing cytotoxicity and can be coupled with cargo molecules to be used to deliver drugs, DNA, or nanoparticles into cells. The peptide-membrane interactions driving the internalization mechanism are not completely understood. In this study, we introduce Computational Electrophysiology (CompEL) as a tool for the computational investigation of CPP and membrane interaction leading to internalization, focusing on cationic CPPs such as Arg9, MAP, TP10, and TP2. CompEL induces membrane stress through ion imbalance, prompting the membrane to alleviate this stress via pore formation. Using double bilayer molecular dynamics (MD) simulations with one or eight peptides, we show that CPPs can use these pores to translocate, whereas non-CPP nonaleucine peptide fails to cross the membrane and instead contributes to pore stabilization. In the eight-peptide systems we observe that some peptides can cooperate to reach translocation or to foster pore stabilization. This study introduces CompEL as a powerful tool for CPP research, shedding light into the molecular peptide-membrane interactions governing CPP translocation, and offering valuable insights for the design of next-generation delivery systems.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación PID2022-142795NB-I00 Agencia Estatal de Investigación PID2020-120222GB-I00
Nota:	Altres ajuts: acords transformatius de la UAB
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Matèria:	Cell-penetrating peptides ; Computational electrophysiology ; Molecular dynamics ; Peptidecooperativity ; Pore dynamics
Publicat a:	Protein science, Vol. 35, Num. 4 (April 2026) , art. e70536, ISSN 1469-896X

DOI: 10.1002/pro.70536

24 p, 5.9 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències de la salut i biociències > Institut de Neurociències (INc)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats