SNARE

SNARE (”Soluble NSF Attachment Protein Receptor”) er sammen med Rab-proteiner en gruppe proteiner som deltar i gjenkjennelse og utvelgelse av vesikler i endomembransystemet som skal dele seg eller fusjonere, og er en del av vesikkeltransportsystemet som deltar i eksocytose og endocytose

SNARE på transportvesikkelen kalles v-SNARE (v-vesikkel) og binder seg til t-SNARE (t-target) på mottakermembranen. I planter er det mange gener som koder for SNARE.

Den tyske biokjemikeren Thomas Südhof, James E Rothman og Randy W Schekman fikk nobelprisen i fysiologi eller medisin i 2013 «for oppdagelsen av systemet som regulerer vesikkeltrafikk, hovedtransportsystemet i våre celler». I studiet med å identifiser å identifiser genen som styrer hvordan  vesikler transporteres og fusjonerer  ble det brukt bakegjær (Saccharomyces cerevisae) .

SNARE-hypotesen antar at det må være proteinkomplekser betående av vesikkel-SNARE og target-SNARE, for henholdsvis merking av vesikkel og målorganelle. Rothman isolerte proteinet NSF (N-etylmaleimid-sensitiv faktor) i studiet av et G-protein fraktet i vesikler og laget fra et veskikulært stomatitisvirus. SNAP er et " soluble NSF attachment protein" som binder seg til membraner, og som også ga oppdagelsen av SNARE protein. 

SNARE-proteiner deltar i vesikkeltransport og sammensmelting av lipidmembraner som omgir vesikler og lipidmembranen i mottakervesikkelen, cellemembranen eller membraner som omgir celleorganeller. SNARE-proteiner deltar også i frigivelse av vesikler i synapsene på nerveceller (synaptiske vesikler). vSNARE er danner en integrert del av lipidmembranen som omgir vesiklene.

SNARE-proteiner danner en stor proteinfamilie og  finnes både i vesikkelmembranen og mottakermembranen, og det er mange av dem. Pattedyr inneholder minst 60 forskjellige SNARE, færre hos planter og sopp. Alle har et SNARE-domene bestående av gjentatte motiv med sju aminosyrer (septarepetert).  Etter kjemisk struktur klassifisert som R-SNARE som omfatter v-SNARE og synaptobrevin på synaptiske vesikler (vesikkelassosiert membranprotein, VAMP), samt Q-SNARE med t-SNARE, syntaksin, og SNAP-25 (synaptosomassosiert protein 25). R henspiller på enbokstavkoden for arginin og Q for glutamin og disse aminosyrene deltar i dipol-dipolinteraksjoner i SNARE-komplekser. Noen SNARE har transmembran domener og blir etter translasjon integrert i membranen. Andre SNARE blir festet til membranen med fettsyrer for eksempel palmitoylering med palmitinsyre.

Når v-SNARE fra donor vesikkelmembranen og t-SNARE fra mottaker membranen fusjonerer danner de et trans-SNARE kompleks, videre omformet til et cis-SNARE-kompleks. Det trengs metabolsk energi i membransammensmeltingen.  Etter membranfusjonering og tømming av vesikkelinnholdet på innsiden av mottakermembranen skjer det en demontering via SNAP-protein og en heksamer ATPase som folder ut SNARE-proteiner som deretter blir sendt til resirkulering. SNAP-25 deltar i åpningsregulering av spenningsregulerte kalsiumkanaler. Økt mengde Ca2+ binder seg til synaptotagmin 1 og aktiverer eksocytose.

SNARE-proteiner deltar også i autofagi.

Både tetanustoksin som gir stivkrampe (tetanus) og botulinumtoksin som gir botulisme reagerer med og skader SNARE-proteiner og forstyrrer derved vesikkeltransport og resirkulering av vesikler.

Eksempler på SNARE-proteiner

Syntaxin (STX1-19) (syntaksin) hører med en til gruppe proteiner som en del av Q-SNARE og deltar i eksocytose ved fusjonen av vesikkelmembranen og plasmamembranen.

Synaptobrevin er integrerte membranproteiner i sekretoriske vesikler, et av SNARE-proteinene, og er en del av  proteinframilien vesikkelassosiert membranprotein (VAMP).

Complexiner (kompleksiner) er en gruppe proteiner i cytoplasma i nerveceller og som kan binde SNARE-proteiner SNAP-reseptor som sammen med synaptotagminer og kalsium interagerer med fosfolipider .

Synaptotagminer (SYT1-17) er en gruppe membranproteiner som kan binde kalsium (Ca2+) og er en del av det molekylære systemet som driver vesikkeltransport, innad i cellen og inn (endocytose) og ut av celler (eksocytose).

SNAP-25 er et synaptosomal-assosiert protein, størrelse 25 kilodalton (kDa) og som fester seg til NSF attachment protein reseptor (trans-SNARE), og deltar i kobling mellom synaptiske vesikler og plasmamembranen i nerveceller, vesikler fylt blant annet med nevrotransmittoren dopamin. SNAP-25 er også involvert i flere typer sykdommer, og påvirkes av tetanustoksin og botulinumtoksin.

Bakterietoksiner som påvirker fusjonering av vesikler botulinumtoksin fra den anaerobe bakterien Clostridium botulinum hemmer frigivelsen av acetylkolin i koblingen mellom nervecelle og muskelcelle.

Tetanustoksin fra den anerobe bakterien Clostridium tetani blokkerer frigivelse av nevrotransmittoren gamma-aminosmørsyre (GABA). Tetanusspasmin er et protein i tetanusbakterien deltar i nedbrytningen av synaptobrevin som deltar i vesikkeltransport.

Rab-proteiner

Rab-proteiner er  små monomere GTP-bindende proteiner i Ras-familien med små G-proteiner,  som gir energi og retningsstyring på vesikkeltransporten. GTP-bindene proteiner deltar i signalveier og kommunikasjon innen og mellom celler.  Aktiv form av Rab er bundet til guanosintrifosfat (GTP) og inaktiv form til GDP. Forholdet reguleres av en GTP-GDP utbytningsfaktor. Rab-proteiner kan bli inaktivert av GTPase aktiverende protein, Rab-GTPase. Rab-GTPase deltar i dannelse og transport av vesikler og fusjonering av membraner mellom vesikler, og sammen plasmamembran ATPase delta i bryting av bindingen mellom v-SNARE og t-SNARE. Hos mennesker finnes det ca. 70 forskjellige Rab-proteiner.

Tilbake til hovedside

Publisert 23. apr. 2015 07:36 - Sist endret 21. des. 2021 09:35