Spring til indhold

SNARE-proteiner

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi

SNARE-proteiner ("SNAP-receptorer") er en stor proteinfamilie, der består af mindst 24 medlemmer i gær, mere end 60 medlemmer i pattedyrsceller[1][2] og i planter[3]. SNARE-proteiners primære rolle er at formidle fusionen af vesikler med målmembranen; dette medierer især eksocytose, men kan også formidle fusionen af vesikler med membranbundne rum (som f.eks. et lysosom). De bedst undersøgte SNARE's er dem, der formidler frigivelsen af synaptiske vesikler indeholdende neurotransmittere i neuroner.

Betydning for fusion af membraner

[redigér | rediger kildetekst]
Det molekylære maskineri, der driver eksocytose når neurotransmittere frigives fra en nervecelle (et neuron). SNARE-kernekomplekset er dannet af fire α-helixer bidraget af synaptobrevin, syntaxin og SNAP-25, synaptotagmin fungerer som en calciumsensor og regulerer SNARE-zipningen.[4]

Under membranfusion kombineres v-SNARE- og t-SNARE-proteiner fra separate membraner og danner et trans-SNARE-kompleks, også kendt som en "SNAREpin". v-SNARE proteiner sidder på vesiklen, mens t-SNARE proteiner sidder på membranen. Afhængigt af membranernes fusionsstadie kan der være forskellige betegnelser for disse komplekser.

Under fusionen af trans-SNARE-komplekser smelter membranerne sammen, og SNARE-proteiner, der er involveret i kompleksdannelsen efter fusionen, omtales derefter som et "cis"-SNARE-kompleks, fordi de nu befinder sig i en enkelt (eller cis) resulterende membran. Efter fusionen bindes og adskilles cis-SNARE-komplekset af et adaptor-protein, alpha-SNAP. Derefter katalyserer ATPasen kaldet NSF (N-ethylmaleimide sensitive fusion protein) den ATP-afhængige udfoldning af SNARE-proteinerne og frigiver dem til cytosolen til genbrug.

SNAREs menes at være de nødvendige kernekomponenter i fusionsmaskineriet og kan fungere uafhængigt af yderligere cytosoliske tilbehørsproteiner. Dette blev demonstreret ved at konstruere "flippede" SNARE'er, hvor SNARE-domænerne vender ud mod det ekstracellulære rum i stedet for cytosolen. Når celler, der indeholder v-SNAREs, kommer i kontakt med celler, der indeholder t-SNAREs, dannes der trans-SNARE-komplekser, og der sker en celle-celle-fusion[5].

Lynlås hypotesen om membranfusion

[redigér | rediger kildetekst]

Membranfusion er en energikrævende række af begivenheder, som kræver translokation af proteiner i membranen og forstyrrelse af lipid-dobbeltlaget, efterfulgt af reformation af en stærkt buet membranstruktur. Processen med at bringe to membraner sammen kræver tilførsel af energi for at overvinde de frastødende elektrostatiske kræfter mellem membranerne. Den mekanisme, der regulerer bevægelsen af membranassocierede proteiner væk fra membranens kontaktzone før fusionen, er ukendt, men den lokale forøgelse af membranens krumning menes at bidrage til processen. SNARE'er genererer energi gennem protein-lipid- og protein-protein-interaktioner, der fungerer som en drivkraft for membranfusion.

En model antager, at den kraft, der kræves for at bringe to membraner sammen under fusion, kommer fra konformations-ændringen i trans-SNARE-komplekser for at danne cis-SNARE-komplekser. Den hypotese, der beskriver denne proces, kaldes SNARE-"lynlåsning"[6].

Når trans-SNARE-komplekset er dannet, findes SNARE-proteinerne stadig på modsatte membraner. Når SNARE-domænerne fortsætter med at rulle sig sammen i en spontan proces, danner de et meget strammere og mere stabilt fire-helix-bundt. Under denne "lynlåsning" af SNARE-komplekset menes en del af den frigjorte energi fra bindingen at blive lagret som molekylær bøjningsspænding i de enkelte SNARE-motiver. Denne mekaniske stress postuleres at være lagret i de halvstive linker-regioner mellem trans-membran-domænerne og det SNARE-helikale bundt[7][8] Den energimæssigt ugunstige bøjning minimeres, når komplekset bevæger sig perifert til stedet for membranfusion. Som følge heraf overvinder aflastningen af stress de frastødende kræfter mellem vesiklen og cellemembranen og presser de to membraner sammen[9].

Referencer

[redigér | rediger kildetekst]
  1. ^ Burri L, Lithgow T (januar 2004). A complete set of SNAREs in yeast. Traffic. 5 (1): 45–52. doi:10.1046/j.1600-0854.2003.00151.x. PMID 14675424. S2CID 45480417.
  2. ^ Gerald K (2002). Cell and Molecular Biology (4th ed.). John Wiley & Sons.
  3. ^ Gu X, Brennan A, Wei W, Guo G, Lindsey K. Vesicle Transport in Plants: A Revised Phylogeny of SNARE Proteins. Evol Bioinform Online. 2020 Oct 15;16:1176934320956575. doi: 10.1177/1176934320956575. PMID: 33116351; PMCID: PMC7573729.
  4. ^ Georgiev, Danko D .; James F . Glazebrook (2007). "Subneuronal processing of information by solitary waves and stochastic processes". I Lyshevski, Sergey Edward (red.). Nano and Molecular Electronics Handbook. Nano and Microengineering Series. CRC Press. s. 17–1–17–41. doi:10.1201/9781315221670-17. ISBN 978-0-8493-8528-5. S2CID 199021983.
  5. ^ Richmond, Janet. "Synapse Function"
  6. ^ Chen YA, Scheller RH (2001). "SNARE-mediated membrane fusion". Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2 (2): 98–106. doi:10.1038/35052017. PMID 11252968. S2CID 205012830
  7. ^ Wang Y, Dulubova I, Rizo J, Südhof TC (2001). "Functional analysis of conserved structural elements in yeast syntaxin Vam3p". J. Biol. Chem. 276 (30): 28598–605. doi:10.1074/jbc.M101644200. PMID 11349128
  8. ^ Kiessling V, Tamm LK (January 2003). "Measuring distances in supported bilayers by fluorescence interference-contrast microscopy: polymer supports and SNARE proteins". Biophysical Journal. 84 (1): 408–18. Bibcode:2003BpJ....84..408K. doi:10.1016/s0006-3495(03)74861-9. PMC 1302622. PMID 12524294
  9. ^ Risselada HJ, Kutzner C, Grubmüller H (2 May 2011). "Caught in the act: visualization of SNARE-mediated fusion events in molecular detail". ChemBioChem. 12 (7): 1049–55. doi:10.1002/cbic.201100020. hdl:11858/00-001M-0000-0027-C8EA-9. PMID 21433241. S2CID 14140718
Hentet fra "https://da.wikipedia.org/w/index.php?title=SNARE-proteiner&oldid=11818985"