コンプレキシン

Communications Biology volume 6、記事番号: 155 (2023) この記事を引用

1363 アクセス

1 引用

11 オルトメトリック

メトリクスの詳細

シナプス可溶性 N-エチルマレイミド感受性因子付着受容体 (SNARE) 複合体の動的集合は、膜融合を理解するために重要です。 従来のアンサンブル研究は、タンパク質複合体の動的な集合を分析するという課題に応えています。 ここでは、デュアルトラップ光ピンセットを介してテザータンパク質複合体に微小な力を加え、コンプレクシン-1（CpxI）によって制御される機械的力下でのSNARE複合体の折り畳みダイナミクスを研究します。 我々は、クランプを再構築し、インビトロでのCpxIの機能を促進し、SNARE複合体に結合するCpxIフラグメントの異なる相互作用機構を特定した。 特に、N 末端ドメイン (NTD) は促進機能の主要な役割を果たしますが、CTD は主にクランプに関連しています。 そして、CpxIの1-83aaとCTDの混合物は、全長CpxI機能と同一の抑制シグナルを効率的に再構成することができる。 我々の観察により、機械的張力下でのSNARE複合体の動的集合におけるCpxI分子の重要なシャペロン役割が特定され、シャペロンプロセスにおけるCpxI分子の各フラグメントの特異的機能が解明された。

小胞輸送は、神経伝達物質の放出、ホルモン分泌、細胞内輸送など、多くの重要な細胞活動に関与しています。 小胞輸送の機能不全は、細胞小器官の欠陥や細胞の機能不全につながります。 それは、神経変性疾患、糖尿病、感染症、免疫不全などの多くの病気の発生と発症と相関しています。 小胞輸送に関する研究はノーベル賞を繰り返し受賞しました。 重要性にもかかわらず、複雑で繊細な細胞内輸送の理解はまだ予備的かつ暫定的なものであり、小胞輸送のより詳細な調節機構の多くはさらに解明されていない。 それらの中で、神経細胞には、神経伝達物質の放出に関与する特別なタイプの小胞、すなわちシナプス小胞が存在するため、小胞輸送において最も代表的なものは神経細胞である。

神経伝達物質の放出と細胞間コミュニケーションには膜融合が必要ですが、これはミリ秒以内に起こります1。 膜融合は、分子機械シナプス可溶性 N-エチルマレイミド感受性因子付着受容体 (SNARE) タンパク質などの重要な融合タンパク質によって駆動されます。 Neuron SNARE には、シンタキシン、SNAP-25 (シナプトソーム関連タンパク質 25 kDa)、および VAMP (小胞関連膜タンパク質)2 の 3 種類のモノマータンパク質が含まれています。 SNARE は典型的なヘプタヌクレオチド反復ドメイン (SNARE モチーフ) を持ち、さまざまな SNARE モノマータンパク質がイオン層の中央のアルギニン (R) またはグルタミル (Q) 残基に寄与します。 したがって、SNARE モノマーはそれぞれ R-SNARE または Q-SNARE に分割されます3。 VAMPはR-SNAREでSNAREをモチーフにしています。 Snap-25 と Syntaxin-1 は両方とも Q-SNARE であり、それぞれ 2 つと 1 つの SNARE モチーフを持ちます。 SNARE 仮説 4 では、小胞ごとに異なる「小胞 SNARE」（V-SNARE、つまり VAMP）があり、標的メンバーには「標的 SNARE」（T-SNARE、シンタキシン、SNAP-25）が存在します。 正しい V-SNARE と T-SNARE が相互に認識した場合にのみ、SNARE 複合体が正しく組み立てられ、小胞と細胞膜の融合が促進されます。

一方、N-エチルマレイミド感受性因子 (NSF)、可溶性 NSF アダプタータンパク質 (SNAP)、コンプレキシン (Cpx)、シナプトタグミン-1 などの多くの調節タンパク質は、SNARE ジッパリングの調節に関与しており、膜融合に重要です。生体内で正確な時間に効率的に発生します4,5。 SNAP と NSF が存在しない場合、3 つの SNARE モノマーが結合して安定な 4 ヘリックスバンドル、つまり SNARE 複合体を形成します 5,6。 従来のアンサンブル手法では、SNARE の動的アセンブリを分析することはできず、人口が少ない誤って組み立てられた状態を記録するには不十分です 7,8。 さらに、機能的な SNARE アセンブリは、負に帯電した膜によって課せられる反対の力の存在下で発生します。これは、SNARE アセンブリの動態と制御に大きな影響を与えます 9,10。