Белки слияния мембран (не путать с химерными белками или белками слияния ) - это белки, которые вызывают слияние биологических мембран. Слияние мембран имеет решающее значение для многих биологических процессов, особенно для развития эукариот и проникновения вирусов. Слитые белки могут происходить из генов, кодируемых вирусами с инфекционной оболочкой, древними ретровирусами, интегрированными в геном хозяина, или исключительно геномом хозяина. Посттранскрипционные модификации, внесенные в слитые белки хозяином, а именно добавление и модификация гликанов и ацетильных групп, могут резко повлиять на слияние (способность к слиянию).
Геномы эукариот содержат несколько семейств генов хозяйского и вирусного происхождения, которые кодируют продукты, участвующие в слиянии мембран. В то время как взрослые соматические клетки обычно не подвергаются слиянию мембран при нормальных условиях, гамете и эмбриональных клетках следуют путям развития к не-самопроизвольно водить слияния мембран, например, в плацентарном формировании, syncytiotrophoblast формирования и развитии нервной системы. Пути слияния также участвуют в развитии тканей опорно-двигательного аппарата и нервной системы. События слияния везикул, участвующие в переносе нейромедиаторов, также зависят от каталитической активности слитых белков.
Семейство SNARE включает настоящие эукариотические слитые белки. Они встречаются только у эукариот и их ближайших архейских родственников, таких как Heimdallarchaeota.
Эти белки происходят из окр гена из эндогенных ретровирусов. Они представляют собой гибридные белки одомашненного вируса класса I.
HAP2 - это гибридный белок одомашненного вируса класса II, обнаруживаемый у различных эукариот, включая токсоплазмы, кресс-салат и плодовых мушек. Этот белок необходим для слияния гамет у этих организмов.
Оболочечные вирусы легко преодолевают термодинамический барьер слияния двух плазматических мембран, сохраняя кинетическую энергию в слитых (F) белках. Белки F могут независимо экспрессироваться на поверхности клетки-хозяина, что может либо (1) заставить инфицированную клетку сливаться с соседними клетками, образуя синцитий, либо (2) быть включенным в отпочковавшийся вирион из инфицированной клетки, что приводит к полному освобождению. плазматической мембраны клетки-хозяина. Некоторые компоненты F управляют только слиянием, в то время как подмножество белков F может взаимодействовать с факторами хозяина. Существует четыре группы слитых белков, которые классифицируются по их структуре и механизму слияния.
Слитые белки класса I по своей структуре напоминают гемагглютинин вируса гриппа. После слияния активный центр имеет тример из α-спиральных спиральных катушек. Связывающий домен богат α-спиралями и гидрофобными гибридными пептидами, расположенными около N-конца. Изменение конформации слияния часто можно контролировать с помощью pH.
Белки класса II доминируют в β-листах, а каталитические сайты локализованы в центральной области. Пептидные области, необходимые для слияния, образуются из витков между β-слоями.
Слитые белки класса III отличаются от белков I и II. Обычно они состоят из 5 структурных доменов, где домены 1 и 2, локализованные на С-конце, часто содержат больше β-листов, а домены 2-5 ближе к N-концевой стороне богаче α-спиралями. В состоянии до слияния более поздние домены вкладываются 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 слияния мембран.
Слитые белки класса IV, более известные как связанные с слиянием малые трансмембранные белки (FAST), являются наименьшим типом слитых белков. Они обнаруживаются в реовирусах, которые являются вирусами без оболочки и специализируются на слиянии клеток и клеток, а не слияния вирусов и клеток, образуя синцитии. Это единственные известные мембранные слитые белки, обнаруженные в вирусах без оболочки.
Слитый белок | Сокращенное название | Класс | Семейство вирусов | Примеры вирусов | Ссылка |
---|---|---|---|---|---|
Спайк-белок коронавируса | S | я | Coronaviridae | SARS-CoV, SARS-CoV-2 | |
Гликопротеин эболавируса | GP | я | Filoviridae | Заир -, Судан - эболавирусы, марбургвирус | |
Гликопротеин 41 | Gp41 | я | Retroviridae | ВИЧ | |
Гемагглютинин | H, HA, HN | я | Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae | Вирус гриппа, вирус кори, вирус эпидемического паротита | |
Белок оболочки альфа-вируса E1 | E1 | II | Togaviridae | Вирус леса Семлики | |
Белок оболочки флавивируса | E | II | Flaviviridae | Вирус Денге, вирус Западного Нила | |
Гликопротеин В вируса герпеса | ГБ | III | Herpesviridae | HSV-1 | |
VSV G | грамм | III | Rhabdoviridae | Вирус везикулярного стоматита, лиссавирус бешенства | |
Связанный со слиянием малый трансмембранный белок | БЫСТРО | IV | Reoviridae | Ортореовирус птиц |