膜上停泊部位

膜上停泊部位

在神經細胞中SNAREs負責突觸小泡的停泊和融合,破傷風毒素和肉毒素等細菌分泌的神經性毒素實際上是一類特殊的蛋白酶,能夠選擇性地降解SNAREs,從而阻斷神經傳導。

膜泡運輸的定向機制

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衣被小泡沿著細胞內的微管被運輸到靶細胞器,馬達蛋白水解ATP提供運輸的動力。各類運輸小泡之所以能夠被準確地和靶膜融合,是因為運輸小泡表面的標誌蛋白能被靶膜上的受體識別,其中涉及識別過程的兩類關鍵性的蛋白質是SNAREs(solubleNSFattachmentproteinreceptor)和Rabs(targetingGTPase)。其中SNARE介導運輸小泡特異性停泊和融合,Rab的作用是使運輸小泡靠近靶膜。

SNAREs

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SNAREs的作用是保證識別的特異性和介導運輸小泡與目標膜的融合,動物細胞中已發現20多種SNAREs,分別分布於特定的膜上,位於運輸小泡上的叫作v-SNAREs,位於靶膜上的叫作t-SNAREs。v-SNAREs和t-SNAREs都具有一個螺鏇結構域,能相互纏繞形成跨SNAREs複合體(trans-SNAREscomplexes),並通過這個結構將運輸小泡的膜與靶膜拉在一起,實現運輸小泡特異性停泊和融合。實驗證明包含了SNARE的脂質體和包含匹配SNARE的脂質體間可發生融合,儘管速度較慢。這說明除了SNARE之外,還有其他的蛋白參與運輸泡與目的膜的融合。

在SNAREs接到新一輪的運輸小泡停泊之前,SNAREs必須以分離的狀態存在,NSF(N-ethylmaleimide-sensitivefusionprotein,NSF)催化SNAREs的分離,它是一種類似分子伴娘的ATP酶,能夠利用ATP作為能量通過插入幾個適配蛋白(adaptorprotein)將SNAREs複合體的螺鏇纏繞分開。

精卵的融合、成肌細胞的融合均涉及SNAREs,另外病毒融合蛋白的工作原理與SNAREs相似,介導病毒與宿主質膜的融合。

Rabs

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Rab也叫targetingGTPase,屬於單體GTP酶,結構類似於Ras,已知30餘種。不同膜上具有不同的Rab,每一種細胞器至少含有一種以上的Rab。Rabs的作用是促進和調節運輸小泡的停泊和融合。與衣被召集GTP酶相似的是,起分子開關作用,結合GDP失活,位於細胞質中,結合GTP激活,位於細胞膜、內膜和運輸小泡膜上,調節SNAREs複合體的形成。Rabs的調節蛋白與其它G蛋白的相似。Rabs還有許多效應因子(effector),其作用是幫助運輸小泡聚集和靠近靶膜,觸發SNAREs釋放它的抑制因子。許多運輸小泡只有在包含了特定的Rabs和SNAREs之後才能形成。

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