Белок слияния мембран
Класс белков

Белки слияния мембран (не путать с химерными или белками слияния ) — это белки, которые вызывают слияние биологических мембран . Слияние мембран имеет решающее значение для многих биологических процессов, особенно в развитии эукариот и проникновении вирусов . Белки слияния могут происходить из генов, кодируемых инфекционными оболочечными вирусами , древними ретровирусами, интегрированными в геном хозяина, [1] или исключительно из генома хозяина. [2] Посттранскрипционные модификации, вносимые в белки слияния хозяином, а именно добавление и модификация гликанов и ацетильных групп , могут радикально влиять на фузогенность (способность к слиянию). [3]

Слияние у эукариот

Геномы эукариот содержат несколько семейств генов , как хозяйского, так и вирусного происхождения , которые кодируют продукты, участвующие в управлении слиянием мембран. В то время как взрослые соматические клетки обычно не подвергаются слиянию мембран в нормальных условиях, гаметы и эмбриональные клетки следуют путям развития, чтобы не спонтанно управлять слиянием мембран, например, при формировании плаценты , формировании синцитиотрофобласта и нейроразвитии . Пути слияния также участвуют в развитии тканей опорно-двигательного аппарата и нервной системы . События слияния везикул, участвующие в транспорте нейротрансмиттеров, также зависят от каталитической активности белков слияния.

Семья СНЭР

Семейство SNARE включает в себя настоящие эукариотические белки слияния. Они встречаются только у эукариот и их ближайших архейных родственников, таких как Heimdallarchaeota . [4]

Ретровирусный

Эти белки происходят из гена env эндогенных ретровирусов . Они являются одомашненными вирусными белками слияния класса I.

Семейство HAP2

HAP2 — это одомашненный вирусный белок слияния класса II, обнаруженный у различных эукариот, включая Toxoplasma , сосудистые растения и плодовых мушек. Этот белок необходим для слияния гамет у этих организмов. [5]

Патогенное вирусное слияние

Оболочечные вирусы легко преодолевают термодинамический барьер слияния двух плазматических мембран, запасая кинетическую энергию в белках слияния (F). Белки F могут независимо экспрессироваться на поверхностях клеток-хозяев, что может либо (1) заставить инфицированную клетку слиться с соседними клетками, образуя синцитий , либо (2) быть включенными в почкующийся вирион из инфицированной клетки, что приводит к полному отделению плазматической мембраны от клетки-хозяина. Некоторые компоненты F управляют исключительно слиянием, в то время как подмножество белков F может взаимодействовать с факторами хозяина . Существует четыре группы белков слияния, классифицированные по их структуре и механизму слияния. [6]

Класс I

Белки слияния класса I по своей структуре напоминают гемагглютинин вируса гриппа . После слияния активный сайт имеет тример α-спиральных спиральных спиралей. Связывающий домен богат α-спиралями и гидрофобными пептидами слияния, расположенными вблизи N-конца. Изменение конформации слияния часто можно контролировать с помощью pH. [7] [8]

Класс II

Белки класса II доминируют в β-слоях, а каталитические участки локализованы в области ядра. Пептидные области, необходимые для управления слиянием, формируются из поворотов между β-слоями. [7] [8]

Класс III

Белки слияния класса III отличаются от I и II. Они обычно состоят из 5 структурных доменов, где домены 1 и 2, локализованные на С-конце, часто содержат больше β-листов, а домены 2-5, расположенные ближе к N-концу, содержат больше α-спиралей. В состоянии до слияния более поздние домены вложены и защищают домен 1 (т. е. домен 1 защищен доменом 2, который вложен в домен 3, который защищен доменом 4). Домен 1 содержит каталитический сайт для слияния мембран. [7] [8]

Класс IV

Белки слияния класса IV, более известные как ассоциированные со слиянием малые трансмембранные белки (FAST), являются наименьшим типом белков слияния. Они обнаружены в реовирусах , которые являются безоболочечными вирусами и специализируются на слиянии клетка-клетка, а не вирус-клетка, образуя синцитий . Это единственные известные белки слияния мембран, обнаруженные в безоболочечных вирусах. [9] [10]

Примеры

Слитый белокАббревиатураСортСемейство вирусовПримеры вирусовСсылка
Коронавирусный шиповидный белокСяКоронавирусыSARS-CoV , SARS-CoV-2[11] [12]
Гликопротеин вируса Эболаврач общей практикияФиловирусыЗаир -, Судан - вирусы Эболы , вирус Марбурга[6] [13]
Гликопротеин 41Гп41яРетровирусыВИЧ[6] [13]
ГемагглютининН, ХА, ХНяОртомиксовирусы , Парамиксовирусывирус гриппа , вирус кори , вирус эпидемического паротита[6] [13]
Белок оболочки альфавируса E1Е1IIТогавирусывирус леса Семлики[6] [13]
Белок оболочки флавивирусаЭIIФлавивирусывирус лихорадки денге , вирус лихорадки Западного Нила[6] [13]
Гликопротеин В вируса герпесаГБIIIГерпесвирусыВПГ-1[6] [14]
ВСВ ГГIIIРабдовирусывирус везикулярного стоматита , лиссавирус бешенства[6] [14]
Малый трансмембранный белок, ассоциированный со слияниемБЫСТРЫЙIVРеовирусыПтичий ортореовирус[6] [10]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Классификация вирусных белков слияния в базе данных TCDB
  2. ^ Klapper R, Stute C, Schomaker O, Strasser T, Janning W, Renkawitz-Pohl R, Holz A (январь 2002 г.). «Формирование синцития в висцеральной мускулатуре средней кишки Drosophila зависит от duf, sns и mbc». Механизмы развития . 110 (1–2): 85–96. doi : 10.1016/S0925-4773(01)00567-6 . PMID  11744371.
  3. ^ Ortega V, Stone JA, Contreras EM, Iorio RM, Aguilar HC (январь 2019 г.). «Зависимость от сахара: роль гликанов в порядке Mononegavirales». Glycobiology . 29 (1): 2–21. doi :10.1093/glycob/cwy053. PMC 6291800 . PMID  29878112. 
  4. ^ Neveu E, Khalifeh D, Salamin N, Fasshauer D (июль 2020 г.). «Прототипические белки SNARE кодируются в геномах Heimdallarchaeota, потенциально преодолевая разрыв между прокариотами и эукариотами» (PDF) . Current Biology . 30 (13): 2468–2480.e5. doi : 10.1016/j.cub.2020.04.060 . PMID  32442459. S2CID  218762979.
  5. ^ Федри Дж., Лю Ю., Пеау-Арноде Дж., Пей Дж., Ли В., Торторичи М.А. и др. (февраль 2017 г.). «Древняя гамета Fusogen HAP2 представляет собой слитый белок эукариотического класса II». Клетка . 168 (5): 904–915.e10. дои : 10.1016/j.cell.2017.01.024. ПМЦ 5332557 . ПМИД  28235200. 
  6. ^ abcdefghi Подбилевич, Бенджамин (11 октября 2014 г.). «Механизмы слияния вирусов и клеток». Annual Review of Cell and Developmental Biology . 30 (1): 111–139. doi :10.1146/annurev-cellbio-101512-122422. PMID  25000995.
  7. ^ abc Backovic M, Jardetzky TS (апрель 2009). "Вирусные белки слияния мембраны III класса". Current Opinion in Structural Biology . 19 (2): 189–96. doi :10.1016/j.sbi.2009.02.012. PMC 3076093. PMID 19356922  . 
  8. ^ abc White JM, Delos SE, Brecher M, Schornberg K (2008). «Структуры и механизмы белков слияния вирусных мембран: множественные вариации на общую тему». Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology . 43 (3): 189–219. doi :10.1080/10409230802058320. PMC 2649671. PMID  18568847 . 
  9. ^ Шмулевиц, Майя; Дункан, Рой (1 марта 2000 г.). «Новый класс ассоциированных со слиянием малых трансмембранных (FAST) белков, кодируемых безоболочечными фузогенными реовирусами». Журнал EMBO . 19 (5): 902–912. doi :10.1093/emboj/19.5.902. PMC 305630. PMID  10698932. 
  10. ^ ab Ciechonska, Marta; Duncan, Roy (декабрь 2014 г.). «Реовирусные FAST-белки: кодируемые вирусом клеточные фузогены». Trends in Microbiology . 22 (12): 715–724. doi :10.1016/j.tim.2014.08.005. PMID  25245455.
  11. ^ Ли, Фанг (29 сентября 2016 г.). «Структура, функция и эволюция шиповидных белков коронавируса». Annual Review of Virology . 3 (1): 237–261. doi :10.1146/annurev-virology-110615-042301. PMC 5457962. PMID  27578435 . 
  12. ^ Чжу, Чаоген; Он, Гуйюнь; Инь, Циньцинь; Цзэн, Линь; Да, Сянли; Ши, Юнчжун; Сюй, Вэй (октябрь 2021 г.). «Молекулярная биология шиповидного белка SAR-CoV-2: обзор современных знаний». Журнал медицинской вирусологии . 93 (10): 5729–5741. дои : 10.1002/jmv.27132 . ПМЦ 8427004 . ПМИД  34125455. 
  13. ^ abcde Уайт, Джудит М.; Уиттакер, Гэри Р. (июнь 2016 г.). «Слияние оболочечных вирусов в эндосомах». Traffic . 17 (6): 593–614. doi :10.1111/tra.12389. PMC 4866878 . PMID  26935856. 
  14. ^ ab Baquero, Eduard; Albertini, Aurélie AV; Gaudin, Yves (август 2015 г.). «Современные механистические и структурные идеи о вирусных гликопротеинах слияния класса III». Current Opinion in Structural Biology . 33 : 52–60. doi : 10.1016/j.sbi.2015.07.011. PMID  26277251.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Мембранный_протеин_слияния&oldid=1247532636"