กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 6 นาที

โปรตีนฟิวชั่นเยื่อหุ้มเซลล์

โปรตีนฟิวชั่นของเยื่อหุ้มเซลล์ (ไม่ควรสับสนกับโปรตีนไคเมอริกหรือโปรตีนฟิวชั่น ) คือโปรตีนที่ทำให้เกิดการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์ทางชีวภาพการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์มีความสำคัญต่อกร...

โปรตีนฟิวชั่นเยื่อหุ้มเซลล์

โปรตีนฟิวชั่นของเยื่อหุ้มเซลล์ (ไม่ควรสับสนกับโปรตีนไคเมอริกหรือโปรตีนฟิวชั่น ) คือโปรตีนที่ทำให้เกิดการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์ทางชีวภาพการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์มีความสำคัญต่อกระบวนการทางชีวภาพหลายอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการพัฒนาของยูคาริโอตและการเข้าสู่เซลล์ของไวรัสโปรตีนฟิวชั่นสามารถเกิดขึ้นได้จากยีนที่เข้ารหัสโดยไวรัสที่มีเปลือกหุ้มที่ ก่อให้เกิด การ ติดเชื้อ ไวรัสเรโทรโบราณที่รวมเข้ากับจีโนมของโฮสต์ [ 1 ]หรือจากจีโนมของโฮสต์เพียงอย่างเดียว[ 2 ] การดัดแปลง หลังการถอดรหัสที่เกิดขึ้นกับโปรตีนฟิวชั่นโดยโฮสต์ ได้แก่ การเพิ่มและการดัดแปลงไกลแคนและกลุ่มอะเซทิลสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อความสามารถในการหลอมรวม (fusogenicity) [ 3 ]

การรวมตัวในยูคาริโอต

จีโนมของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตประกอบด้วยยีนหลายตระกูลทั้งจากโฮสต์และไวรัสซึ่งเข้ารหัสผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับการขับเคลื่อนการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์ แม้ว่าเซลล์ร่างกายของผู้ใหญ่โดยทั่วไปจะไม่เกิดการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์ภายใต้สภาวะปกติ แต่เซลล์สืบพันธุ์และเซลล์ตัวอ่อนจะดำเนินไปตามเส้นทางการพัฒนาเพื่อ ขับเคลื่อนการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์ โดยไม่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติเช่น ในการสร้างรก การสร้างซิงซิโอโทรโฟบลาสต์และการพัฒนาของระบบประสาทเส้นทางการหลอมรวมยังเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของเนื้อเยื่อระบบกล้ามเนื้อ และกระดูก และระบบประสาท เหตุการณ์ การหลอมรวมของถุงเวสิเคิลที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งสารสื่อประสาทก็อาศัยกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาของโปรตีนหลอมรวมด้วยเช่นกัน

ตระกูล SNARE

กลไกการปล่อยสารออกนอกเซลล์ของ SNARE

ตระกูลSNAREประกอบด้วย โปรตีนฟิวชั่นยูคาริโอต แท้ ๆโปรตีนเหล่านี้พบได้เฉพาะในยูคาริโอตและ ญาติอา ร์เคียที่ ใกล้เคียงที่สุด เช่นHeimdallarchaeota [ 4 ]

เรโทรไวรัส

โปรตีนเหล่านี้มีต้นกำเนิดมาจากยีนenvของไวรัสเรโทรเอนโดจีนัสพวกมันคือโปรตีนฟิวชั่นคลาส I ของไวรัสที่ถูกทำให้เชื่องแล้ว

ครอบครัว HAP2

HAP2เป็นฟิวเซกซิน (คล้ายกับไวรัสคลาส II) ที่พบในยูคาริโอตหลากหลายชนิด รวมถึงToxoplasma พืชมีท่อลำเลียงและแมลงวันผลไม้ โปรตีนนี้จำเป็นต่อ การรวมตัว ของเซลล์สืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้[ 6 ]ที่มาของมันไม่ชัดเจน เนื่องจากกลุ่มฟิวเซกซินที่กว้างกว่าอาจมีอายุมากกว่าไวรัสคลาส II ด้วยการค้นพบโฮโมล็อกของอาร์เคีย[ 7 ]

การรวมตัวของไวรัสที่ก่อโรค

ไวรัสที่มีเปลือกหุ้มสามารถเอาชนะอุปสรรคทางอุณหพลศาสตร์ของการรวมตัวของเยื่อหุ้มพลาสมาสองอันได้อย่างง่ายดายโดยการเก็บพลังงานจลน์ไว้ในโปรตีนฟิวชั่น (F) โปรตีน F สามารถแสดงออกได้อย่างอิสระบนพื้นผิวของเซลล์เจ้าบ้าน ซึ่งสามารถ (1) ผลักดันให้เซลล์ที่ติดเชื้อรวมตัวกับเซลล์ข้างเคียง ก่อให้เกิดซิงไซเทียมหรือ (2) ถูกรวมเข้ากับไวริออน ที่กำลังแตกหน่อ จากเซลล์ที่ติดเชื้อ ซึ่งนำไปสู่การแยกตัวของเยื่อหุ้มพลาสมาออกจากเซลล์เจ้าบ้านอย่างสมบูรณ์ส่วนประกอบ F บางส่วนทำหน้าที่ผลักดันการฟิวชั่นเพียงอย่างเดียว ในขณะที่โปรตีน F บางส่วนสามารถโต้ตอบกับปัจจัยของเจ้าบ้านได้ มีโปรตีนฟิวชั่นสี่กลุ่มที่จัดประเภทตามโครงสร้างและกลไกการฟิวชั่น[ 8 ]

แม้ว่าจะมีโครงสร้างที่แตกต่างกันมากและคาดว่ามีต้นกำเนิดที่แตกต่างกัน แต่คลาส I, II และ III ต่างก็ทำงานโดยการสร้างไตรเมอร์ของกิ๊บหนีบผม[ 9 ]

คลาส I

โปรตีนฟิวชั่นคลาส I มีโครงสร้าง คล้ายกับ ฮีแมกกลูตินินของไวรัสไข้หวัดใหญ่ หลังการฟิวชั่น บริเวณออกฤทธิ์จะมีไตรเมอร์ของเกลียวอัลฟาเฮลิกซ์ โดเมนการจับมีอัลฟาเฮลิกซ์และเปปไทด์ฟิวชั่นที่ไม่ชอบน้ำจำนวนมากซึ่งอยู่ใกล้กับปลาย N (อย่างไรก็ตาม บางตัวอย่างแสดงให้เห็นเปปไทด์ฟิวชั่นภายใน) [ 9 ]การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างฟิวชั่นมักจะสามารถควบคุมได้ด้วยค่า pH [ 10 ]

ชั้นเรียนที่ 2

โปรตีนคลาส II มีบทบาทสำคัญในแผ่นเบต้า และไซต์เร่งปฏิกิริยาจะอยู่บริเวณแกนกลาง บริเวณเปปไทด์ที่จำเป็นในการขับเคลื่อนการหลอมรวมเกิดขึ้นจากส่วนโค้งระหว่างแผ่นเบต้า[ 9 ] โดยปกติจะเริ่มต้นเป็นไดเมอร์ และกลายเป็นไตรเมอร์เมื่อเกิดการหลอมรวม[ 11 ] [ 10 ]

ชั้นเรียนที่ 3

โปรตีนฟิวชั่นคลาส III แตกต่างจากคลาส I และ II โดยทั่วไปประกอบด้วยโดเมนโครงสร้างห้าโดเมน โดยโดเมน 1, 2 และ 4 มักจะมี β-sheet มากกว่า และโดเมน 3 และ 5 จะมี α-helix มากกว่า (โดยกำหนดให้โดเมน 1 อยู่ใกล้กับปลาย N และโดเมน 5 อยู่ใกล้กับปลาย C) ในสภาวะก่อนการฟิวชั่น โดเมนต่างๆ จะซ้อนกัน โดยโดเมน 1 ได้รับการปกป้องโดยโดเมน 2 ซึ่งซ้อนอยู่ในโดเมน 3 ซึ่งได้รับการปกป้องโดยโดเมน 4 โดเมน 1 มีไซต์แบบสองส่วน ซึ่งน่าจะเป็นสำหรับการฟิวชั่นของเยื่อหุ้มเซลล์ ภายในลูปที่เชื่อมต่อเบต้าสแตรนด์ยาว และโดเมน 5 ทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมระหว่างโดเมน 4 และโดเมนที่อยู่ใกล้เยื่อหุ้มเซลล์และโดเมนทรานส์เมมเบรนที่ปลาย C โดเมน 3 จะพับตัวใหม่เมื่อเกิดการฟิวชั่น ในขณะที่โดเมน 5 จะสูญเสียโครงสร้าง α-helix ไป[ 9 ] [ 10 ]

คนอื่น

โปรตีนฟิวชั่นจำนวนหนึ่งไม่ได้อยู่ในกลุ่มหลักทั้งสามกลุ่ม[ 9 ]

ไวรัส Pox ใช้ระบบโปรตีนหลายชนิดที่มี 11 ยีนที่แตกต่างกัน และญาติของพวกมันในกลุ่มNucleocytoviricota ที่กว้างกว่า ก็ดูเหมือนจะทำเช่นเดียวกัน[ 12 ]โครงสร้างของคอมเพล็กซ์ฟิวชั่นยังไม่ได้รับการแก้ไข นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างข้อมูลบางส่วนเกี่ยวกับสิ่งที่แต่ละองค์ประกอบจับกับ แต่ยังไม่เพียงพอที่จะสร้างภาพที่สมบูรณ์[ 13 ] [ 14 ]

Hepadnaviridaeซึ่งรวมถึงไวรัสตับอักเสบ B ใช้แอนติเจนพื้นผิวในรูปแบบต่างๆ ( HBsAg - S, M และ L) เพื่อหลอมรวมกัน[ 9 ]ในปี 2021 พบว่ามีเปปไทด์หลอมรวมใน preS1 ซึ่งพบในรูปแบบ L [ 15 ]

เร็ว

โปรตีนทรานส์เมมเบรนขนาดเล็กที่เกี่ยวข้องกับการหลอมรวม (FAST) เป็นโปรตีนหลอมรวมชนิดที่เล็กที่สุด พบได้ในรีโอไวรัสซึ่งเป็นไวรัสที่ไม่มีเปลือกหุ้มและมีความเชี่ยวชาญในการหลอมรวมระหว่างเซลล์กับเซลล์มากกว่าการหลอมรวมระหว่างไวรัสกับเซลล์ ทำให้เกิด ซิงไซ เทีย พวกมันเป็นโปรตีนหลอมรวมเยื่อหุ้มเซลล์เพียงชนิดเดียวที่รู้จักในไวรัสที่ไม่มีเปลือกหุ้ม[ 16 ]พวกมันใช้กลไกการยึดเกาะระหว่างเซลล์กับเซลล์เพื่อให้เกิดการยึดเกาะเริ่มต้น พวกมันอาจกระตุ้นการหลอมรวมโดยการเหนี่ยวนำให้เกิดความโค้งของเยื่อหุ้มเซลล์โดยใช้โมทีฟไฮโดรโฟบิกและสารตกค้างที่ดัดแปลงหลากหลายชนิด[ 17 ]

ตัวอย่าง

โปรตีนฟิวชั่นคำย่อระดับตระกูลไวรัสตัวอย่างไวรัสตัวอย่างไฟล์ PDB/AlphaFoldอ้างอิง
โปรตีนหนามของไวรัสโคโรนาเอสฉันไวรัสโคโรนาSARS-CoV , SARS-CoV-2PDB : 6VSB[ 18 ] [ 19 ]
ไกลโคโปรตีนของไวรัสอีโบลาจีพีฉันฟิโลวิริเดไวรัสอีโบลา ในซาอีร์และซูดานไวรัสมาเบิร์กPDB : 3CSY[ 8 ] [ 20 ]
ไกลโคโปรตีน 41กลุ่ม 41ฉันเรโทรไวริเดเอชไอวีPDB : 4CC8[ 8 ] [ 20 ]
ฮีแมกกลูตินินเอช, เอชเอ, เอชเอ็นฉันออร์โธไมโซวิริดี , พาราไมโซวิริดีไวรัสไข้หวัดใหญ่ , ไวรัสโรคหัด , ไวรัสโรคคางทูมPDB : 4QY1[ 8 ] [ 20 ]
โปรตีนเปลือกหุ้ม E1 ของอัลฟาไวรัสอี12.โทกาวิริเดไวรัสป่าเซมลิกิPDB : 6NK5[ 8 ] [ 20 ]
โปรตีนเปลือกหุ้มของไวรัสแฟลาวิไวรัสอี2.วงศ์ Flaviviridaeไวรัสไข้เลือดออก , ไวรัสเวสต์ไนล์PDB : 1K4R[ 8 ] [ 20 ]
ไกลโคโปรตีนบีของไวรัสเริมจีบี3.ไวรัสเฮอร์พีสเอชเอสวี-1PDB : 5V2S[ 8 ] [ 21 ]
วีเอสวี จีจี3.ไวรัสกลุ่ม Rhabdoviridaeไวรัสโรคปากและเท้าเปื่อย (Vesicular stomatitis virus) , ไวรัส ไลซาไวรัสโรคพิษสุนัขบ้า (Rabies lyssavirus)PDB : 6LGX[ 8 ] [ 21 ]
โปรตีนทรานส์เมมเบรนขนาดเล็กที่เกี่ยวข้องกับการหลอมรวมเร็วเร็วรีโอวิริดาไวรัสออร์โธรีโอของนกPDB : 2MNS ​,Q9UM95[ 8 ] [ 17 ]

ครอบครัวข้ามกลุ่ม

ฟูเซซิน

ตระกูลฟิวเซกซินประกอบด้วย HAP2/GCS1 ของยูคาริโอต, EFF-1 ของยูคาริโอต, "คลาส II" ของไวรัส และ Fsx1 ของฮาโลอาร์เคีย พวกมันทั้งหมดมีโครงสร้างพับร่วมกันและหลอมรวมเยื่อหุ้ม เซลล์ [ 7 ]ในแผนภูมิวิวัฒนาการแบบไม่ระบุรากจากปี 2021 HAP2/GCS1 และ EFF-1/AFF-1 อยู่ที่ปลายทั้งสองด้านของแผนภูมิ โดยตรงกลางถูกครอบครองโดยลำดับของไวรัส ซึ่งบ่งชี้ว่าพวกมันอาจถูกได้รับมาแยกกัน[ 11 ]แผนภูมิวิวัฒนาการแบบไม่ระบุรากตามโครงสร้างล่าสุดของ Brukman et al. (2022) ซึ่งคำนึงถึงลำดับอาร์เคียที่ค้นพบใหม่ แสดงให้เห็นว่า Fsx1 จัดกลุ่มกับ HAP2/GCS1 และแยกออกจาก EFF-1 ด้วยลำดับของไวรัสจำนวนหนึ่ง โดยพิจารณาจากตำแหน่งที่วางราก สามารถสร้างสมมติฐานที่แตกต่างกันหลายประการเกี่ยวกับประวัติของตระกูลเหล่านี้ได้ไม่ ว่าจะเป็นการ ถ่ายโอนในแนวนอนและการสืบทอดในแนวตั้ง[ 7 ] การเปรียบเทียบแบบเก่าที่ไม่รวมลำดับอาร์เคียจะสนับสนุนการตีความที่ว่า HAP2/GCS1 ได้รับมาจากไวรัส[ 6 ]แต่การจัดกลุ่ม Fsx1 กับ HAP2/GCS1 ทำให้มีความเป็นไปได้ที่จะมีแหล่งที่มาที่เก่าแก่กว่ามาก[ 7 ]

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Membrane_fusion_protein&oldid=1357021045 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ โปรตีนฟิวชั่นเยื่อหุ้มเซลล์

โปรตีนฟิวชั่นของเยื่อหุ้มเซลล์ (ไม่ควรสับสนกับโปรตีนไคเมอริกหรือโปรตีนฟิวชั่น ) คือโปรตีนที่ทำให้เกิดการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์ทางชีวภาพการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์มีความสำคัญต่อกร...

การรวมตัวในยูคาริโอต

จีโนมของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตประกอบด้วย ยีนหลายตระกูล ทั้งจากโฮสต์และ ไวรัส ซึ่งเข้ารหัสผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับการขับเคลื่อนการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์ แม้ว่า เซลล์ร่างกายของผู้ใหญ่โดย ทั่วไปจะไม่เกิดการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์ภายใต้สภาวะปกติ...

ตระกูล SNARE

ตระกูล SNARE ประกอบด้วย โปรตีนฟิวชั่นยูคาริโอต แท้ ๆ โปรตีนเหล่านี้พบได้เฉพาะในยูคาริโอตและ ญาติอา ร์เคีย ที่ ใกล้เคียงที่สุด เช่น Heimdallarchaeota [ 4 ]

เรโทรไวรัส

โปรตีนเหล่านี้มีต้นกำเนิดมาจาก ยีน env ของ ไวรัสเรโทรเอนโดจีนัส พวกมันคือโปรตีนฟิวชั่นคลาส I ของไวรัสที่ถูกทำให้เชื่องแล้ว