SNARE (protein)
Šablon:Infokutija protein SNARE proteini – SNAP REreceptor – su velika porodica proteina koja se sastoji od najmanje 24 člana u kvascima, više od 60 članova u sisarskim ćelijama[2][3] i nekoliko u biljkama.[4] Primarna uloga SNARE proteina je da posreduju fuziju vezikula – fuziju vezikula sa membranaskommetom; naročito posreduju egzocitozu, ali također mogu posredovati u fuziji vezikula sa membranom vezanim kompartmentima (kao što je lizosom). Najbolje proučavani SNARE su oni koji posreduju u oslobađanju neurotransmitera sinapsnih vezikula u neuronima. Ove neuronske SNARE su mete neurotoksina odgovornih za botulizam i tetanus koje proizvode određene bakterije.
Tipovi
SNARE se mogu podijeliti u dvije kategorije: vezikulske ili v-SNARE, koje su ugrađene u membrane transportnih vezikula tokom pupanja, i ciljane ili t-SNARE, koje su povezane sa membranama nervnih terminala. Dokazi sugeriraju da t-SNARE formiraju stabilne potkomplekse koji služe kao vodiči za v-SNARE, ugrađene u membranu vezikule obložene proteinom, vezujući se za završetak formiranja kompleksa SNARE.[5] Nekoliko SNARE proteina nalazi se i na vezikulama i na ciljnim membranama, stoga novija klasifikacijska shema uzima u obzir strukturne karakteristike SNARE, dijeleći ih na R-SNARE i Q-SNARE. Često se R-SNARE ponašaju kao v-SNARE, a Q-SNARE se ponašaju kao t-SNARE. R-SNARE su proteini koji doprinose ostatku arginina (R) u formiranju nultog ionskog sloja u sastavljenom jezgru SNARE kompleksa. Jedan poseban R-SNARE je sinaptobrevin, koji se nalazi u sinapsnim vezikulama. Q-SNARE su proteini koji doprinose ostatku glutamina (Q) u formiranju nultog ionskog sloja u sastavljenom jezgru SNARE kompleksa. Q-SNARE uključuju sintaksin i SNAP-25. Q-SNARE se dalje klasifikuju kao Qa–, Qb– ili Qc-SNARE u zavisnosti od njihove lokacije u snopu sa četiri spirale.
Rasprostranjenje
Poznate su varijante kod kvasaca,[6]sisara [2][3]roda Drosophila i kod Caenorhabditis elegans.[6]
Struktura
SNARE su mali, obilni proteini, ponekad usidreni repom, koji se često posttranslacijski ubacuju u membrane preko C-terminalnog transmembranskog domena. Sedam od 38 poznatih SNARE-ova, uključujući SNAP-25, nemaju transmembranski domen i umjesto toga vezani su za membranu putem lipidnih modifikacija kao što je palmitoilacija.[7] Proteini usidreni repom mogu se umetnuti u plazmamembranu, endoplazmatski retikulum, mitohondrije i peroksisome među ostalim membranama, iako je bilo koja određena SNARE ciljana na jedinstvenu membranu . Ciljanje SNARE-ova se postiže promjenom ili sastava C-terminalnih bočnih aminokiselinskih ostataka ili dužine transmembranskog domena. Zamjena transmembranskog domena lipidnim sidrima dovodi do srednje faze fuzije membrane, gdje se spajaju samo dva kontaktna listića, a ne dva distalna listića dva membranska dvosloja.[8]
Iako se SNARE značajno razlikuju po strukturi i veličini, svi dijele segment u svom citosolnom domenu koji se zove SNARE motiv koji se sastoji od 60-70 aminokiselina i sadrži heptadna ponavljanja koja imaju sposobnost za formiranje spiralnih struktura. V– i t-SNARE su sposobni za reverzibilno sklapanje u čvrste, četveročlane spiralne snopove koji se nazivaju "trans"-SNARE kompleksi. U sinapsim vezikulama, lahko formirani metastabilni "trans" kompleksi sastoje se od tri SNARE: sintaksin 1 i SNAP-25 koji se nalazi u ćelijskoj membrani i sinaptobrevin (također se navodi kao membranski protein povezan sa vezikulama ili VAMP) usidreni u membrani vezikula.
U neuronjskoj egzocitozi, sintaksin i sinaptobrevin su usidreni u odgovarajućim membranama svojim C-terminalnim domenima, dok je SNAP-25 vezan za plazmamembranu preko nekoliko cisteinom povezanih palmitoilnih lanaca. Jezgro trans-SNARE kompleksa je snop sa četiri -heliksa, gdje je jednom -heliksu doprinos sintaksin 1, jedan -heliks od sinaptobrevina i dva -heliksa doprinosi SNAP-25.
Pokazalo se da su SNARE rezident plazmamembrane prisutne u različitim mikrodomenima ili klasterima, čiji je integritet bitan za egzocitotsku kompetenciju ćelije.
Membranska fuzija
Tokom fuzije membrane, kombinuju se v-SNARE i t-SNARE proteini na odvojenim membranama i formiraju trans-SNARE kompleks, takođe poznat kao "SNAREpin". Ovisno o stupnju fuzije membrana, ovi kompleksi se mogu različito nazivati.
Tokom fuzije trans-SNARE kompleksa, membrane se spajaju i SNARE proteini uključeni u formiranje kompleksa nakon fuzije se tada nazivaju 'cis'-SNARE kompleksom, jer se sada nalaze u jednoj (ili cis) rezultirajućoj membrani. Nakon fuzije, cis-SNARE kompleks se vezuje i rastavlja adapterskim proteinom, alfa-SNAP-om. Zatim, heksamerna ATPaza (tipa AAA) zvana NSF katalizira ATP-zavisno odvijanje SNARE proteine i otpušta ih u citosol za recikliranje.
Smatra se da su SNARE ključne potrebne komponente fuzijskog mehanizma i da mogu funkcionisati nezavisno od dodatnih citosolnih pomoćnih proteina. Ovo je pokazano inženjerstvom "okrenutih" SNARE-ova, gdje su SNARE domeni okrenuti prema vanćelijskom prostoru, a ne prema citosolu. Kada ćelije koje sadrže v-SNARE kontaktiraju ćelije koje sadrže t-SNARE, formiraju se trans-SNARE kompleksi i dolazi do fuzije ćelije i ćelije.[9]
Komponente
Osnovni SNARE kompleks je 4--heliksni snop.[10] Sinaptobrevin i sintaksin doprinose po jednoj -heliksu, dok SNAP-25 učestvuje sa dvije -heliksa (skraćeno Sn1 i Sn2). Interagirajući ostaci aminokiselina koji spajaju SNARE kompleks mogu se grupirati u slojeve. Svaki sloj ima 4 aminokiselinska ostatka – po jedan ostatak za svaku od 4 -heliksa. U centru kompleksa je „nulti jonski sloj“ sastavljen od jednog argininskog (R) i tri glutamina (Q) ostatka, a okružen je leucinskim zatvaračem. Slojevi -1, +1 i +2 u centru kompleksa najbliže prate idealnu geometriju leucina i zatvarača i sastav aminokiselina.[11]
Nulti ionski sloj sastoji se od R56 iz VAMP-2, Q226 iz sintaksina-1A, Q53 iz Sn1 i Q174 iz Sn2, i potpuno je zatvoren unutar slojeva leucinskog zatvarača. Pozitivno nabijena guanidino grupa ostatka arginin a (R) stupa u interakciju sa karboksil grupama svakog od tri glutaminska (Q) ostatka.
Bočni slojevi leucinskog ratvarača deluju kao vodonepropusni pečat da štite ionske interakcije od okolnog rastvarača. Izlaganje nulto-ionskog sloja vodenom rastvaraču lomljenjem bočnog leucinskog zatvarača dovodi do nestabilnosti SNARE kompleksa i navodni je mehanizam pomoću kojeg -SNAP i NSF recikliraju SNARE komplekse nakon završetka egzocitoze sinapsne vezikule.[10]