スネア複合体と膜の動的な関係

分泌顆粒とシナプス小胞と原形質膜の融合は、スネアタンパク質相互作用によって駆動されます。X線結晶構造、クライエレクトロン顕微鏡、および多くのグループによるNMR分析を含むin vitroでの集中的な調査により、これらのタンパク質の機能に関連する構造が解明されています。機能は膜結合であるタンパク質に依存していますが、実験的な理由で、ほとんどの研究では、シンタキシン1A、SNAP25の細胞質ドメインの相互作用によって形成されたテトラペプチドらせん束の構造を解明する画期的な研究によって例示されるように、ほとんどの研究がサイトゾルドメインを使用しています（2つのペプチド）とシナプトブレビン2.サイトゾルフラグメントは膜付着によって自由に含まれていたため、テトラペプチドヘリカルバンドルは、融合後のスネアモチーフの「シス」相互作用に見られるような最低エネルギー状態を反映している可能性があります。 - 原形質膜に局在します。研究がはるかに困難であり、まだよく理解されていないことは、シナプス小胞SNAREタンパク質シナプトブレビン2と融合イベントを開始する血漿膜シンタキシン1A/SNAP25複合体との間の重要な「トランス」相互作用です。Lukas Tammの研究室からの一連の記事で、Syntaxinの膜貫通ドメインを宿主ホストする膜に基づく膜結合、フルレングスのSyntaxin1aのスネアモチーフの自発的な方向は、さまざまな条件でナノメートルの精度で調査されました。「トランス」構成のモデルの側面。この研究は、蛍光干渉制御顕微鏡に依存しています。これは、さまざまな深さの酸化シリコンと層状になったシリコンチップの表面で、入ってくる励起と発光光から生じる建設的で破壊的な干渉のパターンを利用する手法です。この視点は、スネア複合体の方向に対する脂質不飽和度の程度の予期しない影響を含む、彼らの発見について説明しています。

Fusion of secretory granules and synaptic vesicles with the plasma membrane is driven by SNARE protein interactions. Intensive investigations in vitro, which include x-ray crystallography, cryoelectron microscopy, and NMR analyses by numerous groups, have elucidated structures relevant to the function of these proteins. Although function depends on the proteins being membrane bound, for experimental reasons, most of the studies have used cytosolic domains, as exemplified by the groundbreaking studies that elucidated the structure of a tetrapeptide helical bundle formed by interaction of the cytosolic domains of syntaxin1A, SNAP25 (two peptides) and synaptobrevin 2. Because the cytosolic fragments were unfettered by membrane attachments, it is likely that the tetrapeptide helical bundle reflects the lowest energy state, such as that found in the "cis" interactions of the SNARE motifs after fusion when they co-localize in the plasma membrane. Much more difficult to study and still poorly understood are critical "trans" interactions between the synaptic vesicle SNARE protein synaptobrevin 2 and the plasma membrane syntaxin1A/SNAP25 complex that initiate the fusion event. In a series of articles from the laboratory of Lukas Tamm, the spontaneous orientation of the SNARE motif of membrane-bound, full-length syntaxin1A with respect to the membrane hosting syntaxin's transmembrane domain was investigated with nanometer precision under a variety of conditions, including those that model aspects of the "trans" configuration. The studies rely on fluorescence interference-contrast microscopy, a technique that utilizes the pattern of constructive and destructive interference arising from incoming and reflected excitation and emission light at the surface of a silicon chip that has been layered with oxidized silicon of varying depths. This Perspective discusses their findings, including the unexpected influence of the degree of lipid unsaturation on the orientation of the SNARE complex.