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

ตระกูลSNAREประกอบด้วย โปรตีนฟิวชั่นยูคาริโอต แท้ ๆโปรตีนเหล่านี้พบได้เฉพาะในยูคาริโอตและ ญาติอา ร์เคียที่ ใกล้เคียงที่สุด เช่นHeimdallarchaeota [ 4 ]
เรโทรไวรัส
โปรตีนเหล่านี้มีต้นกำเนิดมาจากยีนenvของไวรัสเรโทรเอนโดจีนัสพวกมันคือโปรตีนฟิวชั่นคลาส I ของไวรัสที่ถูกทำให้เชื่องแล้ว
- โปรตีนซินไซตินมี หน้าที่ในการสร้างโครงสร้างของรก
- ERV3ไม่ก่อให้เกิดการหลอมรวมในมนุษย์ ยังคงมีบทบาทในการช่วยให้รกหลีกเลี่ยงการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน[ 5 ]
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
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
ลิงก์ภายนอก
- Membrane+fusion+proteins ที่ US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)