Белковый комплекс SNARE.

SNARE – большая группа белков, осуществляющих слияние внутриклеточных транспортных везикул с клеточной мембраной (экзоцитоз) или органеллой-мишенью, такой как лизосома. Насчитывается около 60 белков SNARE.

Белки группы делятся на две функциональные категории:

• везикулярные белки (v-SNARE)

• белки принимающей органеллы (t-SNARE).

Наиболее изучены белки, которые выполняют доставку синаптических везикул к пресинаптической мембране и их слияние. Эти белки являются мишенями опасных бактериальных токсинов ботулизма и столбняка.

Белки SNARE являются небольшими, но широко-представленными мембранными белками. Несмотря на большую разницу в структуре и размере эти белки объединяет наличие одного и того же цитозольного домена из 60-70 аминокислот, называемого SNARE motif (или SNARE домен), способного к образованию обратимой, но прочной четырёхспиральной сцепки.

Такой транс-SNARE комплекс включает:

ü синтаксин 1 – молекула синапсина состоит из трёх доменов: N-концевой регуляторный домен, комплексообразующий SNARE домен и C-концевой трансмембранный домен. Связывание синтаксина с синаптотагмином является кальций-зависимым.

ü SNAP-25, находящиеся на клеточной мембране – мембранный белок, компонент белкового комплекса SNARE, осуществляющего стыковку синаптической везикулы с пресинаптической мембраной нейрона и их слияние с последующим высвобождением нейромедиатора. SNAP-25 является небольшим белком (около 25 кДа). Он крепится к мембране синаптической везикулы за счёт ацильных остатков пальмитиновой кислоты, находящихся в середине молекулы белка. При образовании стыковочного SNARE комплекса с синтаксином и синаптобревином SNAP-25 представляет две из четырёх α-спиралей комплекса. Ботулиновый токсин типа A, C и E приводят к расщеплению SNAP25, что вызывает паралич,

ü синаптобревин на поверхности доставляемой пресинаптической везикулы– небольшой трансмембранный белок секреторных везикул; компонент белкового комплекса SNARE, осуществляющего конечные стадии экзоцитоза нейромедиаторов в синапс. Существует 2 изотипа синаптобревина (синаптобревин 1 и 2), синтезирующиеся в мозге. Молекулярная масса белка 18 кДа. По функциональной классификации синаптобревин относится к везикулярным белкам SNARE.

Синаптобревин вместе с синтаксином и белком SNAP-25 формирует SNARE комплекс, состоящий из 4 α-спиралей:

· одна принадлежит синаптобревину,

· одна – синтаксину

· 2 спирали – SNAP-25

Этот комплекс осуществляет кальций-регулируемый выброс нейромедиатора в синапс. Функция синаптобревина регулируется другими белками клетки.

Различают следующие этапы экзоцитоза:

Транспортировка везикулы от места синтеза и формирования (аппарат Гольджи) до места доставки осуществяется моторными белками вдоль актиновых филаментов либо микротрубочек цитоскелета. Этот этап может потребовать перемещения секретируемого материала на значительное расстояние, как, например, в нейроне. Когда везикула достигает места секреции, она входит в контакт со специфическими удерживающими факторами клеточной мембраны.

Удержание доставленной везикулы обеспечивается относительно слабыми связями на расстоянии более 25 нм и может служить, например, для концентрирования синаптических везикул около пресинаптической мембраны.

Стыковка везикулы с мембраной является непосредственным продолжением первой фазы доставки, когда мембрана везикулы входит в близкий контакт с мембраной клетки (5-10 нм). Это включает прочное соединение белковых компонентов обеих мембран, вызванным внутримолекулярными перестановками, и предваряет формирования SNARE комплекса.

Стимуляция (прайминг) везикулы фактически соответствует образованию особого SNARE комплекса между двумя мембранами и осуществляется только в случае нейронального экзоцитоза. Этот этап включает процессы молекулярных перестановок и АТФ-зависимые модификации белков и липидов, происходящие непосредственно до слияния мембран в ответ на подъём уровня свободного кальция. Этот кальций-зависимый процесс необходим для контролируемого быстрого выброса нейромедиатора и отсутствует в случае конститутивного экзоцитоза.

Слияние мембраны везикулы с мембраной клетки приводит к высвобождению, или выбросу, содержания секретируемой везикулы во внеклеточное пространство и объединению липидного бислоя везикулы с внешней мембраной. В случае синаптического выброса процесс слияния, так же как и стимуляция, осуществляется SNARE комплексом.