컴플렉스신

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 155(2023) 이 기사 인용

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시냅스 용해성 N-에틸말레이미드 민감성 인자 부착 수용체(SNARE) 복합체의 동적 조립은 막 융합을 이해하는 데 중요합니다. 전통적인 앙상블 연구는 단백질 복합체의 동적 조립을 분석하는 과제를 해결합니다. 여기에서는 듀얼 트랩 광학 핀셋을 통해 연결된 단백질 복합체에 미세한 힘을 가하고 complexin-1(CpxI)에 의해 조절되는 기계적 힘 하에서 SNARE 복합체의 접힘 역학을 연구합니다. 우리는 클램프를 재구성하고 시험관 내에서 CpxI의 기능을 촉진하고 SNARE 복합체에 결합하는 CpxI 단편의 다양한 상호 작용 메커니즘을 식별합니다. 특히, N-말단 도메인(NTD)이 촉진 기능의 지배적인 역할을 하는 반면, CTD는 주로 클램핑과 관련이 있습니다. 그리고 1-83aa와 CpxI의 CTD의 혼합물은 전체 길이의 CpxI 기능과 동일한 억제 신호를 효율적으로 재구성할 수 있습니다. 우리의 관찰은 기계적 장력 하에서 SNARE 복합체의 동적 조립에서 CpxI 분자의 중요한 보호자 역할을 식별하고 보호자 과정에서 CpxI 분자의 각 단편의 특정 기능을 설명합니다.

소포 수송은 신경전달물질 방출, 호르몬 분비, 세포내 수송과 같은 수많은 중요한 세포 활동에 관여합니다. 소포 수송의 기능 장애는 소기관 결함과 세포 기능 장애를 초래합니다. 이는 신경퇴행성 질환, 당뇨병, 감염 및 면역 결핍과 같은 많은 질병의 발생 및 발달과 관련이 있습니다. 소포 수송에 관한 연구는 반복적으로 노벨상을 수상했습니다. 중요성에도 불구하고, 복잡하고 섬세한 세포내 수송에 대한 이해는 여전히 예비적이고 잠정적이며, 소포 수송의 더 미세한 조절 메커니즘 중 많은 부분이 더 자세히 밝혀지지 않은 상태로 남아 있습니다. 그중에서도 신경세포는 신경전달물질의 방출에 참여하는 시냅스 소포(synaptic vesicle)라는 특별한 종류의 소포가 신경세포에 존재하기 때문에 소포 수송에서 가장 대표적인 세포이다.

신경전달물질 방출과 세포간 의사소통에는 막 융합이 필요하며 이는 1000분의 1초 내에 발생합니다1. 막 융합은 분자 기계 시냅스 용해성 N-에틸말레이미드 민감성 인자 부착 수용체(SNARE) 단백질과 같은 중요한 융합 단백질에 의해 구동됩니다. Neuron SNARE에는 Syntaxin, SNAP-25(Synaptosome 관련 단백질 25 kDa) 및 VAMP(소포 관련 막 단백질)의 세 가지 종류의 단량체 단백질이 포함되어 있습니다2. SNARE는 전형적인 헵타뉴클레오티드 반복 도메인(SNARE 모티프)을 가지고 있으며, 여기서 다양한 SNARE 단량체 단백질은 이온층의 중앙 아르기닌(R) 또는 글루타밀(Q) 잔기에 기여합니다. 따라서 SNARE 단량체는 각각 R- 또는 Q-SNARE로 구분됩니다3. VAMP는 R-SNARE이며 SNARE를 모티브로 하고 있습니다. Snap-25와 Syntaxin-1은 모두 Q-SNARE이며 각각 2개와 1개의 SNARE 모티프를 가지고 있습니다. SNARE 가설4에서, 서로 다른 소포는 서로 다른 "vesical-SNARE"(V-SNARE, 즉 VAMP)를 가지며, 표적 구성원은 "target-SNARE"(T-SNARE, 신택신 및 SNAP-25)를 갖습니다. 올바른 V-SNARE와 T-SNARE가 서로를 인식하는 경우에만 SNARE 복합체가 올바르게 조립되어 소포와 원형질막의 융합을 유도할 수 있습니다.

한편, N-에틸말레이미드 민감 인자(NSF), 수용성 NSF 어댑터 단백질(SNAP), 컴플렉스인(Cpx) 및 시냅토태그민-1과 같은 많은 조절 단백질은 SNARE 지퍼링 조절에 관여하며 막 융합에 중요합니다. 생체 내에서 정확한 시간에 효율적으로 발생합니다4,5. SNAP와 NSF가 없으면 3개의 SNARE 단량체가 결합하여 안정적인 4나선 다발, 즉 SNARE 복합체를 형성합니다5,6. 전통적인 앙상블 접근 방식은 SNARE의 동적 어셈블리를 분석할 수 없으며 인구가 적은 잘못 조립된 상태를 기록하기에는 충분하지 않습니다7,8. 또한 기능성 SNARE 조립은 음전하 멤브레인에 의해 부과된 반대 힘이 있는 경우 발생하며, 이는 SNARE 조립9,10의 역학 및 조절에 큰 영향을 미칩니다.