Сложный

Биология связи, том 6, Номер статьи: 155 (2023) Цитировать эту статью

1363 Доступа

1 Цитаты

11 Альтметрика

Подробности о метриках

Динамическая сборка синаптически растворимого комплекса N-этилмалеимид-чувствительный фактор прикрепления рецептора (SNARE) имеет решающее значение для понимания слияния мембран. Традиционное ансамблевое исследование решает задачу анализа динамической сборки белкового комплекса. Здесь мы применяем небольшую силу к привязанному белковому комплексу с помощью оптического пинцета с двойной ловушкой и изучаем динамику сворачивания комплекса SNARE под действием механической силы, регулируемой комплексином-1 (CpxI). Мы реконструируем зажим и облегчаем функции CpxI in vitro и идентифицируем различные механизмы взаимодействия связывания фрагмента CpxI с комплексом SNARE. В частности, в то время как N-концевой домен (NTD) играет доминирующую роль в функции облегчения, CTD главным образом связан с зажимом. И смесь 1-83aa и CTD CpxI может эффективно восстановить ингибирующий сигнал, идентичный тому, который функционирует полноразмерный CpxI. Наше наблюдение указывает на важную шаперонную роль молекулы CpxI в динамической сборке комплекса SNARE под действием механического напряжения и объясняет специфическую функцию каждого фрагмента молекул CpxI в шаперонном процессе.

Транспорт везикул участвует во множестве важных клеточных процессов, таких как высвобождение нейротрансмиттеров, секреция гормонов и внутриклеточный транспорт. Нарушение функции транспорта везикул приводит к дефекту органелл и дисфункции клеток. Это коррелирует с возникновением и развитием многих заболеваний, таких как нейродегенеративные заболевания, диабет, инфекции и иммунодефицит. Исследования везикулярного транспорта неоднократно отмечались Нобелевскими премиями. Несмотря на важность, понимание сложного и деликатного внутриклеточного транспорта все еще является предварительным и экспериментальным, и многие из более тонких механизмов регуляции везикулярного транспорта еще предстоит выяснить. Среди них наиболее представительными в везикулярном транспорте являются нервные клетки, что связано с существованием в нервных клетках особого типа везикул — синаптических везикул, которые участвуют в высвобождении нейромедиаторов.

Высвобождение нейромедиатора и межклеточная коммуникация требуют слияния мембран, которое происходит в течение миллисекунды1. Слияние мембран управляется важнейшими слитыми белками, такими как молекулярные машины-синаптически растворимые белки рецептора прикрепления фактора, чувствительного к N-этилмалеимиду (SNARE). Нейрон SNARE включает три вида мономерных белков: синтаксин, SNAP-25 (синаптосомно-ассоциированный белок массой 25 кДа) и VAMP (мембранный белок, ассоциированный с везикулами)2. SNARE имеет типичный гептануклеотидный повторяющийся домен (мотив SNARE), в котором различные мономерные белки SNARE вносят центральные остатки аргинина (R) или глутамила (Q) в ионный слой. Так, мономеры SNARE делятся на R- или Q-SNARE соответственно3. VAMP — это R-SNARE и имеет мотив SNARE. Snap-25 и Syntaxin-1 представляют собой Q-SNARE с двумя и одним мотивом SNARE соответственно. В гипотезе SNARE4 разные везикулы имеют разные «везикальные SNARE» (V-SNARE, а именно VAMP), а члены-мишени имеют «мишень-SNARE» (T-SNARE, синтаксин и SNAP-25). Только когда правильные V-SNARE и T-SNARE распознают друг друга, комплекс SNARE может быть правильно собран для управления слиянием везикул и плазматических мембран.

Между тем, многие регуляторные белки, например, чувствительный к N-этилмалеимиду фактор (NSF), растворимые адаптерные белки NSF (SNAP), комплексин (Cpx) и синаптотагмин-1, участвуют в регуляции застегивания SNARE-молний и имеют решающее значение для слияния мембран и эффективно происходят в точное время in vivo4,5. В отсутствие SNAP и NSF три мономера SNARE объединяются, образуя стабильный четырехспиральный пучок, т.е. комплекс SNARE5,6. Традиционные ансамблевые подходы не способны проанализировать динамическую сборку SNARE и недостаточны для записи менее заполненных неправильно собранных состояний7,8. Кроме того, функциональная сборка SNARE происходит в присутствии противодействующей силы, создаваемой отрицательно заряженными мембранами, что оказывает большое влияние на кинетику и регуляцию сборки SNARE9,10.