โปรตีน SNARE ( soluble NSF attachment protein receptors) เป็นโปรตีนตระกูล ใหญ่ ที่มีสมาชิกอย่างน้อย 24 ตัวในยีสต์และมากกว่า 60 ตัวในเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและพืช^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}บทบาทหลักของโปรตีน SNARE คือการเป็นตัวกลางในการหลอมรวมของเวสิเคิล กับเยื่อหุ้มเซลล์ เป้าหมาย ซึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นตัวกลางใน การปล่อยสารออกนอกเซลล์ (exocytosis ) แต่ยังสามารถเป็นตัวกลางในการหลอมรวมของเวสิเคิลกับช่องที่มีเยื่อหุ้มเซลล์ (เช่นไลโซโซม ) โปรตีน SNARE ที่ได้รับการศึกษามากที่สุดคือโปรตีนที่เป็นตัวกลางในการปล่อยเวสิเคิลไซแนปส์ที่มีสารสื่อ ประสาทใน เซลล์ ประสาท โปรตีน SNARE ใน เซลล์ ประสาทเหล่านี้เป็นเป้าหมายของสารพิษต่อ ระบบประสาท ที่ทำให้เกิดโรคโบทูลิซึมและบาดทะยักซึ่ง ผลิตโดยแบคทีเรีย บางชนิด

SNARE สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท: เวสิเคิลหรือv-SNAREซึ่งถูกรวมเข้ากับเยื่อหุ้มของเวสิเคิลขนส่งในระหว่างการแตกหน่อ และเป้าหมายหรือt-SNAREซึ่งเกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มปลายประสาท หลักฐานชี้ให้เห็นว่า t-SNARE สร้างซับคอมเพล็กซ์ที่เสถียรซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวนำทางสำหรับ v-SNARE ซึ่งถูกรวมเข้ากับเยื่อหุ้มของเวสิเคิลที่เคลือบด้วยโปรตีน โดยจะจับกันเพื่อให้การสร้างคอมเพล็กซ์ SNARE สมบูรณ์^{[ 5 ]}โปรตีน SNARE หลายชนิดตั้งอยู่บนทั้งเวสิเคิลและเยื่อหุ้มเป้าหมาย ดังนั้น แผนการจำแนกประเภทที่ใหม่กว่าจึงคำนึงถึงคุณลักษณะโครงสร้างของ SNARE โดยแบ่งออกเป็น R-SNARE และ Q-SNARE บ่อยครั้งที่ R-SNARE ทำหน้าที่เป็น v-SNARE และ Q-SNARE ทำหน้าที่เป็น t-SNARE R-SNARE เป็นโปรตีนที่ให้สารตกค้างอาร์จินีน (R) ในการสร้างชั้นไอออนศูนย์ในคอมเพล็กซ์ SNARE หลักที่ประกอบขึ้น โปรตีน R-SNARE ชนิดหนึ่งคือ ซินาปโทเบรวิน ซึ่งอยู่ในถุงเก็บสารสื่อประสาท ส่วนโปรตีน Q-SNARE เป็นโปรตีนที่มีหมู่กลูตามีน (Q) ในการสร้างชั้นไอออนศูนย์ในโครงสร้าง SNARE หลัก โปรตีน Q-SNARE ได้แก่ ซินแท็กซิน และ SNAP-25 นอกจากนี้ โปรตีน Q-SNARE ยังถูกจำแนกเพิ่มเติมเป็น Qa-, Qb- หรือ Qc-SNARE ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของมันในมัดเกลียวสี่เกลียว

ตัวแปรต่างๆ เป็นที่รู้จักจากยีสต์^{[ 6 ]}สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม^{[ 2 ] [ 3 ]}พืช^{[ 4 ]}แมลงหวี่และCaenorhabditis elegans ^{[ 6 ]}

SNARE เป็นโปรตีนขนาดเล็ก มีจำนวนมาก บางครั้งยึดติดอยู่กับส่วนหาง ซึ่งมักจะแทรกเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์หลังการแปลรหัสผ่านโดเมนทรานส์เมมเบรน ที่ปลาย C SNARE ที่รู้จัก 7 ใน 38 ชนิด รวมถึงSNAP-25ไม่มีโดเมนทรานส์เมมเบรน แต่จะยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์ผ่านการดัดแปลงลิปิด เช่นพาลมิโทอิเลชัน [ ^{7 ] โปรตีน}ที่ยึดติดอยู่กับส่วนหางสามารถแทรกเข้าไปในเยื่อหุ้มพลาสมา เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม ไมโทคอนเดรียและเพอร์ออกซิโซม รวมถึงเยื่อหุ้มเซลล์อื่นๆ แม้ว่า SNARE แต่ละชนิดจะถูกกำหนดเป้าหมายไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ที่เฉพาะเจาะจง การกำหนดเป้าหมายของ SNARE ทำได้โดยการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของกรดอะมิโนที่อยู่ติดกับปลาย C หรือความยาวของโดเมนทรานส์เมมเบรน การแทนที่โดเมนทรานส์เมมเบรนด้วยตัวยึดลิปิดนำไปสู่ขั้นตอนกลางของการหลอมรวมเมมเบรนซึ่งมีเพียงแผ่นสัมผัสสองแผ่นเท่านั้นที่หลอมรวมกันและไม่ใช่แผ่นปลายสองแผ่นของเมมเบรนสองชั้น^{[ 8 ]}

แม้ว่า SNARE จะมีโครงสร้างและขนาดแตกต่างกันอย่างมาก แต่พวกมันทั้งหมดมีส่วนหนึ่งร่วมกันในโดเมนไซโตโซลที่เรียกว่า SNARE motifซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโน 60-70 ตัว และมี หน่วยซ้ำเจ็ดหน่วย (heptad repeats)ที่สามารถสร้างโครงสร้างแบบขดเกลียว (coiled-coil structures) ได้ V-SNARE และ t-SNARE สามารถประกอบกันแบบย้อนกลับได้เป็นมัดเกลียวสี่อันที่แน่นหนา เรียกว่า "trans"-SNARE complex ในถุงเก็บสารสื่อประสาท "trans" complex ที่เกิดขึ้นได้ง่ายและไม่เสถียร นั้น ประกอบด้วย SNARE สามตัว ได้แก่syntaxin 1และ SNAP-25 ที่อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ และsynaptobrevin (หรือที่เรียกว่าโปรตีนเยื่อหุ้มที่เกี่ยวข้องกับ ถุงเก็บสาร สื่อประสาท หรือ VAMP) ที่ยึดติดอยู่ในเยื่อหุ้มถุงเก็บสารสื่อประสาท

ใน การปล่อยสารออก นอกเซลล์ประสาทซินแท็กซินและซินาปโทเบรวินจะยึดติดอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ตามลำดับโดยโดเมนปลาย C ของพวกมัน ในขณะที่ SNAP-25 จะยึดติดอยู่กับเยื่อหุ้มพลาสมาผ่านโซ่พาลมิโทอิลที่เชื่อมด้วยซิสเทอีนหลายสาย คอมเพล็กซ์ทรานส์ -SNARE หลักเป็นมัดเกลียวสี่อัน โดยเกลียว หนึ่งอันมาจากซินแท็กซิน 1 เกลียวหนึ่งอันมาจากซินาปโทเบรวิน และเกลียวสองอันมาจาก SNAP-25 ^{[ 9 ]}${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle \alpha }$

มีการค้นพบว่า SNAREs ที่อาศัยอยู่ใน เยื่อหุ้มเซลล์นั้นมีอยู่ในไมโครโดเมนหรือกลุ่มที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งความสมบูรณ์ของกลุ่มเหล่านี้มีความสำคัญต่อความสามารถในการปล่อยสารออกนอกเซลล์ของเซลล์

ในระหว่างการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์ โปรตีน v-SNARE และ t-SNARE ที่อยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ที่แยกจากกันจะรวมกันเพื่อสร้างคอมเพล็กซ์ทรานส์-SNARE หรือที่รู้จักกันในชื่อ "SNAREpin" ขึ้นอยู่กับระยะของการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์ คอมเพล็กซ์เหล่านี้อาจถูกเรียกชื่อแตกต่างกันไป

ในระหว่างการหลอมรวมของ คอมเพล็กซ์ ทรานส์ -SNARE เยื่อหุ้มเซลล์จะรวมกัน และโปรตีน SNARE ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างคอมเพล็กซ์หลังการหลอมรวมจะถูกเรียกว่าคอมเพล็กซ์ " ซิส "-SNARE เนื่องจากพวกมันอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์เดียว (หรือซิส ) ที่เกิดขึ้นใหม่ หลังจากหลอมรวม แล้ว คอมเพล็กซ์ ซิส -SNARE จะถูกจับและแยกส่วนโดยโปรตีนตัวเชื่อมต่ออัลฟา-SNAPจากนั้น เอนไซม์ATPase แบบเฮกซาเมอร์ ( ชนิด AAA ) ที่เรียกว่าNSFจะเร่งปฏิกิริยา การคลายตัวของโปรตีน SNARE โดยอาศัย ATPและปล่อยพวกมันเข้าสู่ไซโตโซลเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่

SNARE ถือเป็นส่วนประกอบหลักที่จำเป็นของกลไกการหลอมรวม และสามารถทำงานได้อย่างอิสระจากโปรตีนเสริมในไซโตโซลเพิ่มเติม สิ่งนี้ได้รับการพิสูจน์โดยการสร้าง SNARE ที่ "พลิกกลับ" ซึ่งโดเมน SNARE หันไปทางพื้นที่นอกเซลล์แทนที่จะเป็นไซโตโซล เมื่อเซลล์ที่มี v-SNARE สัมผัสกับเซลล์ที่มี t-SNARE จะเกิดคอมเพล็กซ์ trans -SNARE ขึ้น และการหลอมรวมเซลล์จึงเกิดขึ้น^{[ 10 ]}

คอมเพล็กซ์ SNARE หลักเป็นมัดเกลียวอัลฟา 4 อัน ^{[ 11 ]}ซินาปโทเบรวินและซินแท็กซินมีส่วนร่วมด้วยเกลียวอัลฟาหนึ่งอัน ในขณะที่ SNAP-25 มีส่วนร่วมด้วยเกลียวอัลฟา 2 อัน (ย่อว่า Sn1 และ Sn2) กรดอะมิโนที่ทำปฏิกิริยากันซึ่งเชื่อมต่อคอมเพล็กซ์ SNARE สามารถจัดกลุ่มเป็นชั้นได้ แต่ละชั้นมีกรดอะมิโน 4 ตัว – หนึ่งตัวต่อเกลียวอัลฟา 4 อัน ในใจกลางของคอมเพล็กซ์คือชั้นไอออนศูนย์ซึ่งประกอบด้วยอาร์จินีน (R) หนึ่งตัวและกลูตามีน (Q) สามตัว และขนาบข้างด้วยการเชื่อมต่อแบบลิวซีนชั้น '-1', '+1' และ '+2' ที่อยู่ใจกลางของคอมเพล็กซ์เป็นไปตามรูปทรงเรขาคณิตและองค์ประกอบของกรดอะมิโนของตัวเชื่อมลิวซีนในอุดมคติมากที่สุด^{[ 12 ]}${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle \alpha }$

ชั้นไอออนศูนย์ประกอบด้วย R56 จาก VAMP-2, Q226 จากซินแท็กซิน-1A, Q53 จาก Sn1 และ Q174 จาก Sn2 และถูกฝังอยู่ภายในชั้นลิวซีนซิปเปอร์อย่างสมบูรณ์หมู่กัวนิดิโน ที่มีประจุบวกของกรด อะมิโนอาร์จินีน (R) ทำปฏิกิริยากับ หมู่ คาร์บอก ซิลของกรดอะมิ โนกลูตามีน (Q) ทั้งสามตัว

ชั้นลิวซีนซิปเปอร์ที่อยู่ขนาบข้างทำหน้าที่เป็นเหมือนซีลกันน้ำเพื่อป้องกันปฏิกิริยาไอออนิกจากตัวทำ ละลายโดยรอบ การที่ ชั้นไอออนิก ศูนย์ สัมผัสกับตัวทำละลายที่เป็นน้ำโดยการแตกของลิวซีนซิปเปอร์ที่อยู่ขนาบข้างจะนำไปสู่ความไม่เสถียรของคอมเพล็กซ์ SNARE และเป็นกลไกที่คาดการณ์ไว้ซึ่งSNAP และNSFใช้ในการรีไซเคิลคอมเพล็กซ์ SNARE หลังจากการปล่อยถุงบรรจุสารสื่อประสาท เสร็จ สิ้น ${\displaystyle \alpha }$

โปรตีน SNARE ต้องประกอบกันเป็น คอมเพล็กซ์ trans -SNARE เพื่อให้เกิดแรงที่จำเป็นสำหรับการหลอมรวมของเวสิเคิล โดเมน α-helixสี่โดเมน (1 โดเมนจากsynaptobrevinและsyntaxinและ 2 โดเมนจากSNAP-25 ) มารวมกันเพื่อสร้างโมทีฟ coiled-coil ขั้นตอนที่จำกัดอัตราในกระบวนการประกอบคือการเชื่อมโยงของโดเมน SNARE ของ syntaxin เนื่องจากโดยปกติแล้วจะพบในสถานะ "ปิด" ซึ่งไม่สามารถโต้ตอบกับโปรตีน SNARE อื่นๆ ได้^{[ 13 ]} เมื่อ syntaxin อยู่ในสถานะเปิด การสร้างคอมเพล็กซ์ trans -SNARE จะเริ่มต้นด้วยการเชื่อมโยงของโดเมน SNARE ทั้งสี่ที่ปลาย N-terminusโดเมน SNARE จะดำเนินการสร้างโมทีฟ coiled-coil ในทิศทางของปลายC-terminusของโดเมนนั้นๆSNAPและNSFยังเชื่อมโยงกับคอมเพล็กซ์ที่เกิดจาก SNARE ในขั้นตอนนี้ และมีส่วนร่วมในกระบวนการเตรียมพร้อมและการแยกส่วนในภายหลังด้วย

เชื่อกันว่า โปรตีน SM Munc18มีบทบาทในการประกอบคอมเพล็กซ์ SNARE แม้ว่ากลไกที่แน่นอนในการทำงานของมันยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ เป็นที่ทราบกันว่าตัวล็อกของ Munc18 จะล็อกซินแท็กซินให้อยู่ในโครงสร้างแบบปิดโดยการจับกับ โดเมน SNARE แบบ α-helicalซึ่งยับยั้งไม่ให้ซินแท็กซินเข้าสู่คอมเพล็กซ์ SNARE (จึงยับยั้งการหลอมรวม ) ^{[ 13 ]} อย่างไรก็ตาม ตัวล็อกยังสามารถจับกับมัดเกลียวสี่เกลียวทั้งหมดของ คอมเพล็กซ์ trans -SNARE ได้อีกด้วย สมมติฐานหนึ่งชี้ให้เห็นว่า ในระหว่างการประกอบคอมเพล็กซ์ SNARE ตัวล็อกของ Munc18 จะปล่อยซินแท็กซินที่ปิดอยู่ ยังคงเชื่อมโยงกับเปปไทด์ปลาย Nของซินแท็กซิน (ทำให้โดเมน SNARE ของซินแท็กซินเชื่อมโยงกับโปรตีน SNARE อื่นๆ ได้) จากนั้นจึงกลับไปติดกับคอมเพล็กซ์ SNARE แบบเกลียวสี่เกลียวที่เกิดขึ้นใหม่^{[ 14 ]} กลไกที่เป็นไปได้ของการแยกตัวและการเชื่อมโยงใหม่กับโดเมน SNARE นี้อาจขึ้นอยู่กับแคลเซียม^{[ 15 ]}สิ่งนี้สนับสนุนแนวคิดที่ว่า Munc18 มีบทบาทสำคัญในการควบคุมการหลอมรวมของเวสิเคิลภายใต้สภาวะปกติ Munc18 จะป้องกันไม่ให้คอมเพล็กซ์ SNARE ก่อตัวขึ้น แต่เมื่อถูกกระตุ้น Munc18 จะช่วยในการประกอบคอมเพล็กซ์ SNARE และทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา การหลอม รวม^{[ 14 ]}

การหลอมรวมเยื่อหุ้มเซลล์เป็นกระบวนการที่ต้องใช้พลังงานสูง ซึ่งต้องอาศัยการเคลื่อนย้ายของโปรตีนในเยื่อหุ้มเซลล์และการทำลายชั้นไขมันสองชั้น ตามด้วยการสร้างโครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ที่มีความโค้งสูงขึ้นใหม่ กระบวนการนำเยื่อหุ้มเซลล์สองอันมารวมกันต้องใช้พลังงานเพื่อเอาชนะแรงผลักทางไฟฟ้าสถิตระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ กลไกที่ควบคุมการเคลื่อนที่ของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ออกจากบริเวณสัมผัสของเยื่อหุ้มเซลล์ก่อนการหลอมรวมยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่เชื่อว่าการเพิ่มขึ้นของความโค้งของเยื่อหุ้มเซลล์ในบริเวณนั้นมีส่วนช่วยในกระบวนการนี้ โปรตีน SNARE สร้างพลังงานผ่านปฏิกิริยาระหว่างโปรตีนกับไขมันและโปรตีนกับโปรตีน ซึ่งทำหน้าที่เป็นแรงผลักดันสำหรับการหลอมรวมเยื่อหุ้มเซลล์

แบบจำลองหนึ่งตั้งสมมติฐานว่าแรงที่จำเป็นในการนำเยื่อหุ้ม สองอัน เข้าหากันระหว่างการหลอมรวม นั้น มาจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างใน คอมเพล็กซ์ trans -SNARE เพื่อสร้าง คอมเพล็กซ์ cis -SNARE สมมติฐานปัจจุบันที่อธิบายกระบวนการนี้เรียกว่า SNARE "zippering" ^{[ 16 ]}

เมื่อ เกิดการสร้างคอมเพล็กซ์ทราน ส์ -SNARE โปรตีน SNARE จะยังคงอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ที่อยู่ตรงข้ามกัน ในขณะที่โดเมน SNARE ยังคงม้วนตัวอย่างต่อเนื่องในกระบวนการที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติพวกมันจะก่อตัวเป็นมัดเกลียวสี่เกลียวที่แน่นและเสถียรยิ่งขึ้น ในระหว่างการ "ปิด" คอมเพล็กซ์ SNARE นี้ เชื่อกันว่าพลังงานส่วนหนึ่งที่ปลดปล่อยออกมาจากการจับกันจะถูกเก็บไว้ในรูปของความเครียดจากการดัดงอระดับโมเลกุลในโมทีฟ SNARE แต่ละตัว ความเครียดเชิงกลนี้คาดว่าจะถูกเก็บไว้ในบริเวณเชื่อมต่อกึ่งแข็งระหว่างโดเมนทรานส์เมมเบรนและมัดเกลียว SNARE ^{[ 17 ] [ 18 ]}การดัดงอที่ไม่เอื้อต่อพลังงานจะลดลงเมื่อคอมเพล็กซ์เคลื่อนที่ไปยังบริเวณรอบนอกของตำแหน่งการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์ ผลที่ได้คือ การบรรเทาความเครียดจะเอาชนะแรงผลักระหว่างเวสิเคิลและเยื่อหุ้มเซลล์และกดเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งสองเข้าหากัน^{[ 19 ]}

มีการเสนอแบบจำลองหลายแบบเพื่ออธิบายขั้นตอนถัดไป คือ การก่อตัวของก้านและรูหลอมรวม อย่างไรก็ตาม ลักษณะที่แท้จริงของกระบวนการเหล่านี้ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ ตามสมมติฐาน "ซิป" เมื่อคอมเพล็กซ์ SNARE ก่อตัวขึ้น กลุ่มเกลียวที่แน่นขึ้นจะสร้างแรงบิดให้กับโดเมนทรานส์เมมเบรน (TM)ของซินาปโทเบรวินและซินแท็กซิน [ ^{20 ] ซึ่ง} ทำให้โดเมน TM เอียงภายในเยื่อหุ้มเซลล์ที่แยกจากกันเมื่อโปรตีนขดตัวแน่นขึ้น โครงสร้างที่ไม่เสถียรของโดเมน TM ในที่สุดจะทำให้เยื่อหุ้มเซลล์ทั้งสองหลอมรวมกันและโปรตีน SNARE มารวมกันภายในเยื่อหุ้มเซลล์เดียวกัน ซึ่งเรียกว่าคอมเพล็กซ์ " cis "-SNARE ^{[ 21 ]}ผลจากการจัดเรียงลิปิดใหม่ รูหลอมรวมจะเปิดออกและอนุญาตให้สารเคมีภายในเวสิเคิลรั่วไหลออกสู่สภาพแวดล้อมภายนอก

คำอธิบายแบบต่อเนื่องของการก่อตัวของก้านชี้ให้เห็นว่าการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์เริ่มต้นด้วยรัศมีที่เล็กมากจนกระทั่งขยายออกเป็นโครงสร้างคล้ายก้าน อย่างไรก็ตาม คำอธิบายดังกล่าวไม่ได้คำนึงถึงพลวัตระดับโมเลกุลของลิปิดในเยื่อหุ้มเซลล์ การจำลองระดับโมเลกุลล่าสุดแสดงให้เห็นว่าความใกล้ชิดของเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้ลิปิดสามารถแยกออกได้ โดยที่ลิปิดกลุ่มหนึ่งจะสอดหางที่ไม่ชอบน้ำเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์ข้างเคียง ซึ่งทำให้มี "เท้า" อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์แต่ละอัน การแก้ไขสถานะของลิปิดที่แยกออกจะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติเพื่อสร้างโครงสร้างก้าน ในมุมมองระดับโมเลกุลนี้ สถานะตัวกลางของลิปิดที่แยกออกเป็นอุปสรรคที่กำหนดอัตรามากกว่าการก่อตัวของก้าน ซึ่งตอนนี้กลายเป็นพลังงานอิสระขั้นต่ำ อุปสรรคทางพลังงานสำหรับการสร้างโครงสร้างลิปิดที่แยกออกเป็นสัดส่วนโดยตรงกับระยะห่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ ดังนั้น คอมเพล็กซ์ SNARE และการกดเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งสองเข้าด้วยกันจึงสามารถให้พลังงานอิสระที่จำเป็นในการเอาชนะอุปสรรคได้^{[ 22 ]}

พลังงานที่จำเป็นสำหรับการเกิดการหลอมรวมโดย SNARE มาจากการแยกส่วนของคอมเพล็กซ์ SNARE แหล่งพลังงานที่คาดการณ์ไว้คือปัจจัยที่ไวต่อ N-ethylmaleimide (NSF)ซึ่ง เป็น ATPaseที่เกี่ยวข้องกับการหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์ โฮโมเฮกซาเมอร์ของ NSF พร้อมกับ โคแฟคเตอร์α-SNAPของ NSF จะจับและแยกคอมเพล็กซ์ SNARE โดยเชื่อมโยงกระบวนการนี้กับ การไฮโดรไลซิ สของ ATP ^{[ 23 ]} กระบวนการนี้ช่วยให้สามารถดูดซับซินาปโทเบรวิน กลับเข้าไป เพื่อใช้ในเวสิเคิล ต่อไป ในขณะที่โปรตีน SNARE อื่นๆ ยัง คงเชื่อมโยงกับเยื่อหุ้มเซลล์

โปรตีน SNARE ที่แยกตัวออกจากกันจะมีสถานะพลังงานสูงกว่า คอมเพล็กซ์ cis -SNARE ที่เสถียรกว่า เชื่อกันว่าพลังงานที่ขับเคลื่อนการหลอมรวมนั้นได้มาจากกระบวนการเปลี่ยนไปสู่ คอมเพล็กซ์ cis -SNARE ที่มีพลังงานต่ำกว่า การแยกตัวของคอมเพล็กซ์ SNARE ที่เชื่อมโยงกับการไฮโดรไลซิสของ ATP เป็นการลงทุนด้านพลังงานที่สามารถเปรียบเทียบได้กับการ "ขึ้นลำปืน" เพื่อให้เมื่อการหลอมรวมของเวสิเคิลถูกกระตุ้น กระบวนการจะเกิดขึ้นเองโดยธรรมชาติและด้วยความเร็วที่เหมาะสม กระบวนการที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นในกล้ามเนื้อ ซึ่งหัวไมโอซินจะต้องไฮโดรไลซิสATP ก่อน เพื่อปรับโครงสร้างให้เหมาะสมสำหรับการโต้ตอบกับแอคตินและการเคลื่อนที่แบบมีแรงขับเคลื่อนต่อไป

โปรตีน Q-SNARE โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับซินาปโทโซม 25 ( SNAP-25 ) ประกอบด้วย โดเมน อัลฟาเฮลิก ซ์สอง โดเมนที่เชื่อมต่อกันด้วย ตัวเชื่อมแบบ ขดสุ่มบริเวณตัวเชื่อมแบบขดสุ่มนี้โดดเด่นที่สุดด้วยหมู่ซิสเทอีนสี่หมู่[ 24 ^{]โดเมนอั}ลฟาเฮลิกซ์จะรวมกับโดเมนของซินแท็กซินและซินาปโทเบรวิน (หรือที่รู้จักกันในชื่อ โปรตีนเยื่อหุ้ม เซลล์ที่เกี่ยวข้องกับถุงเวสิเคิลหรือ VAMP) เพื่อสร้างคอมเพล็กซ์ SNARE แบบขดเกลียว 4-อัลฟาเฮลิกซ์ ซึ่งมีความสำคัญต่อการปล่อยสารออกนอกเซลล์ อย่างมีประสิทธิภาพ

ในขณะที่ซินแท็กซินและซินาปโทเบรวินต่างก็มีโดเมนทรานส์เมมเบรนซึ่งช่วยให้สามารถเชื่อมต่อกับเยื่อหุ้มเป้าหมายและเยื่อ หุ้มเวสิเคิล ตามลำดับSNAP-25อาศัยการพาลมิโทอิลเล ชัน ของ หมู่ซิสเท อีนที่พบในบริเวณขดแบบสุ่มเพื่อเชื่อมต่อกับเยื่อหุ้มเป้าหมาย การศึกษาบางชิ้นแนะนำว่าการเชื่อมโยงกับซินแท็กซินผ่านปฏิกิริยา SNARE ช่วยลดความจำเป็นของกลไกการเชื่อมต่อดังกล่าว อย่างไรก็ตาม การศึกษา การ ลดระดับซิน แท็กซิน ล้มเหลวในการแสดงให้เห็นถึงการลดลงของ SNAP-25 ที่จับกับเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งชี้ให้เห็นว่ามีวิธีการเชื่อมต่อทางเลือกอื่นอยู่^{[ 25 ]} ดังนั้น การเชื่อมต่อแบบโควาเลน ต์ ของ โซ่ กรดไขมันกับ SNAP-25 ผ่าน พันธะ ไทโอเอส เทอร์กับหมู่ซิ สเทอี น หนึ่งหมู่หรือมากกว่าจึงช่วยควบคุมการเชื่อมต่อและท้ายที่สุดคือการปล่อยสารออก นอกเซลล์โดย SNARE กระบวนการนี้เกิดขึ้นโดยเอนไซม์เฉพาะที่เรียกว่าDHHCพาลมิโทอิลทรานสเฟอเรส^{[ 26 ]}โดเมน ที่อุดมไปด้วย ซิสเทอีนของSNAP-25ยังแสดงให้เห็นว่าเชื่อมโยงกับเยื่อหุ้มพลาสมา อย่างอ่อนๆ ซึ่งอาจทำให้สามารถกำหนดตำแหน่งใกล้กับเอนไซม์เพื่อการพาลมิโตอิลเลชัน ในภายหลังได้ กระบวนการย้อนกลับของกระบวนการนี้ดำเนินการโดยเอนไซม์อีกตัวหนึ่งที่เรียกว่าพาลมิโตอิลโปรตีนไทโอเอสเทอเรส (ดูรูป)

ความพร้อมใช้งานของ SNAP-25 ในคอมเพล็กซ์ SNARE ยังถูกตั้งทฤษฎีว่าอาจถูกควบคุมในเชิงพื้นที่ผ่านการกำหนดตำแหน่งของไมโครโดเมนไขมันในเยื่อหุ้มเซลล์เป้าหมาย หมู่ซิสเทอีนที่ถูกพาลมิโทอิเลตอาจถูกกำหนดตำแหน่งไปยังบริเวณเยื่อหุ้มเซลล์เป้าหมายที่ต้องการผ่านสภาพแวดล้อมไขมันที่เหมาะสม (อาจ อุดมไปด้วย คอเลสเตอรอล ) ซึ่งเสริมกับ โซ่ กรดไขมันที่เชื่อมต่อกับหมู่ซิสเทอีนของ SNAP-25 ^{[ 25 ]}

เมื่อศักยภาพการกระทำไปถึงปลายแอกซอน เหตุการณ์ การลดขั้วจะกระตุ้นการเปิดช่องแคลเซียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า (VGCCs)ทำให้แคลเซียมไหลเข้าอย่างรวดเร็ว ตามความลาดชัน ทางเคมีไฟฟ้าแคลเซียมจะกระตุ้นการปล่อยสารออกนอก เซลล์ โดยการจับกับซินาปโทแท็กมิน 1อย่างไรก็ตามSNAP-25 ได้รับการแสดงให้เห็นว่าควบคุมการทำงานของ VGCCในเซลล์ประสาทกลูตาเมอร์จิก ในเชิงลบ SNAP-25 นำไปสู่การลด ความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าผ่านVGCCและด้วยเหตุนี้จึงลดปริมาณแคลเซียมที่จับกับซินาปโทแท็กมินทำให้การปล่อยสารออกนอก เซลล์ประสาท กลูตาเมอร์ จิกลดลง ในทางกลับกันการแสดงออกของ SNAP-25 ที่ต่ำกว่าปกติจะทำให้ความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้า VGCC เพิ่มขึ้นและการปล่อยสารออกนอกเซลล์เพิ่มขึ้น^{[ 27 ]}

การตรวจสอบเพิ่มเติมชี้ให้เห็นถึงความสัมพันธ์ที่เป็นไปได้ระหว่างการแสดงออกของ SNAP-25 ที่มากเกินไป/น้อยเกินไปกับโรคทางสมอง หลายชนิด ในโรคสมาธิสั้นหรือ ADHD พบ ว่าโพลีมอร์ฟิซึม ที่ ตำแหน่งยีน SNAP-25 ในมนุษย์มีความเชื่อมโยงกับโรคนี้ ซึ่งบ่งชี้ถึงบทบาทที่เป็นไปได้ในการแสดงออกของโรค^{[ 28 ]}สิ่งนี้ได้รับการสนับสนุนเพิ่มเติมจากการศึกษาการกำจัด SNAP-25 ที่แตกต่างกันซึ่งดำเนินการใน หนูที่กลายพันธุ์ โคโลโบมาซึ่งนำไปสู่ ลักษณะ ทางฟีโนไทป์ของ ADHD ^{[ 29 ]}การศึกษายังแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ของการแสดงออกของ SNAP-25 ที่มากเกินไป/น้อยเกินไปกับการเริ่มของโรคจิตเภท^{[ 30 ] [ 31 ]}

ซินแท็กซินประกอบด้วยโดเมนทรานส์เมมเบรน (TMD), โดเมน SNARE แบบอัลฟาเฮลิก ซ์, บริเวณเชื่อมต่อสั้น ๆ และโดเมน Habc ซึ่งประกอบด้วยบริเวณอัลฟาเฮลิกซ์สามบริเวณ โดเมน SNARE ในซินแท็กซินทำหน้าที่เป็นไซต์เป้าหมายสำหรับการเชื่อมต่อของ SNAP-25และซินาปโทเบรวินเพื่อสร้างมัดเฮลิกซ์สี่อันที่จำเป็นสำหรับคอมเพล็กซ์ SNARE และการหลอมรวม ในภายหลัง อย่างไรก็ตาม โดเมน Habc ทำหน้าที่เป็นโดเมนยับยั้งตัวเองในซินแท็กซิน มีการแสดงให้เห็นว่ามันพับตัวและเชื่อมโยงกับโดเมน SNARE ของซินแท็กซิน ทำให้เกิดสถานะ "ปิด" สร้างสิ่งกีดขวางทางกายภาพต่อการก่อตัวของโมทีฟ SNARE ในทางกลับกัน โดเมน Habc สามารถแยกตัวออกจากโดเมน SNARE ได้อีกครั้ง ทำให้ซินแท็กซินเป็นอิสระที่จะเชื่อมโยงกับทั้งSNAP-25และซินาปโทเบรวิน^{[ 32 ]}

มีความหลากหลายของซินแท็กซินย่อยจำนวนมาก โดยมีถึง 15 ชนิดในจีโนมของมนุษย์^{[ 33 ]}มีการเสนอแนะว่าซินแท็กซิน 1Bมีบทบาทในการควบคุมจำนวนถุงไซแนปส์ที่พร้อมสำหรับการปล่อยออกนอกเซลล์ในปลายแอกซอน ซึ่งเรียกอีกอย่างว่ากลุ่มถุงที่พร้อมปล่อย (RRP)การศึกษาแบบน็อคเอาต์ในปี 2014 แสดงให้เห็นว่าการขาดซินแท็กซิน 1B ส่งผลให้ขนาดของ RRP ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 34 ]}

สาร พิษต่อระบบประสาทหลายชนิดส่งผลโดยตรงต่อคอมเพล็กซ์ SNARE สารพิษเช่น โบทูลินัมท็อกซินและ บาดทะยัก ท็อกซินออกฤทธิ์โดยการโจมตีส่วนประกอบของ SNARE สารพิษเหล่านี้ขัดขวางการรีไซเคิลของถุงบรรจุสารสื่อประสาทอย่างเหมาะสม ส่งผลให้ควบคุมกล้ามเนื้อได้ไม่ดี เกิดอาการเกร็ง อัมพาต และอาจถึงแก่ชีวิตได้

สาร พิษโบทูลินัม (BoNT) เป็นหนึ่งในสารพิษที่มีฤทธิ์รุนแรงที่สุดเท่าที่เคยมีการค้นพบ^{[ 35 ]}มันเป็นเอนไซม์โปรตีโอไลติกที่ตัดโปรตีน SNAREในเซลล์ประสาท โครงสร้าง โปรตีนของมันประกอบด้วยหน่วยย่อยเปปไทด์สองหน่วย คือ สายหนัก (100kDas) และสายเบา (50kDas) ซึ่งยึดติดกันด้วยพันธะไดซัลไฟด์การทำงานของ BoNT เป็นไปตามกลไก 4 ขั้นตอน ได้แก่ การจับกับเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท การดูดซึมเข้าสู่เซลล์การเคลื่อนย้ายผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ และการย่อยสลายโปรตีน SNARE ^{[ 36 ]}

ในกลไกการออกฤทธิ์ โซ่หนักของ BoNT จะถูกใช้เพื่อค้นหาเป้าหมายของเซลล์ประสาทและจับกับแกงกลิโอไซด์และโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ประสาทก่อนซินแนปส์ก่อน จากนั้นสารพิษจะถูกนำเข้าสู่เยื่อหุ้มเซลล์โดยกระบวนการเอนโดไซโทซิส โซ่หนักจะเกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่สำคัญสำหรับการเคลื่อนย้ายโซ่เบาเข้าไปในไซโทซอลของเซลล์ประสาท สุดท้าย หลังจากที่โซ่เบาของ BoNT ถูกนำเข้าไปในไซโทซอลของเซลล์ประสาทเป้าหมายแล้ว มันจะถูกปล่อยออกจากโซ่หนักเพื่อให้สามารถเข้าถึงตำแหน่งการตัดที่ใช้งานอยู่บนโปรตีน SNARE ได้^{[ 36 ]} โซ่เบาจะถูกปล่อยออกจากโซ่หนักโดยการลดพันธะไดซัลไฟด์ที่ยึดทั้งสองเข้าด้วยกัน การลดพันธะไดซัลไฟด์นี้เกิดขึ้นโดย ระบบNADPH- thioredoxin reductase - thioredoxin ^{[ 38 ]}สายโซ่เบาของ BoNT ทำหน้าที่เป็นเมทัลโลโปรตีเอสบนโปรตีน SNARE ซึ่งขึ้นอยู่กับไอออน Zn(II) ^{[ 39 ]}โดยจะตัดโปรตีนเหล่านั้นและกำจัดหน้าที่ของพวกมันในเอ็กโซไซโทซิส

สารพิษโบทูลินัม (BoNT) มี 8 ไอโซไทป์ที่รู้จักกัน ได้แก่ BoNT/A – BoNT/H โดยแต่ละไอโซไทป์มีตำแหน่งการตัดจำเพาะที่แตกต่างกันบนโปรตีน SNARE SNAP25ซึ่งเป็นสมาชิกของตระกูลโปรตีน SNARE ที่อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ จะถูกตัดโดยไอโซไทป์ A, C และ E ของ BoNT การตัด SNAP-25 โดยไอโซไทป์เหล่านี้จะยับยั้งการทำงานของมันอย่างมากในการสร้างคอมเพล็กซ์ SNARE สำหรับการรวมตัวของเวสิเคิลกับเยื่อหุ้มไซแนปส์ BoNT/C ยังกำหนดเป้าหมายไปที่Syntaxin -1 ซึ่งเป็นโปรตีน SNARE อีกตัวหนึ่งที่อยู่ในเยื่อหุ้มไซแนปส์ มันทำให้โปรตีน Syntaxin เหล่านี้เสื่อมสภาพด้วยผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกับ SNAP-25 โปรตีน SNARE ตัวที่สามคือSynaptobrevin (VAMP) อยู่ในเวสิเคิลของ เซลล์ VAMP2ถูกกำหนดเป้าหมายและถูกตัดโดยไอโซไทป์ B, D และ F ของ BoNT ในเซลล์ประสาทไซแนปส์^{[ 35 ]}เป้าหมายของไอโซไทป์ต่างๆ ของ BoNT รวมถึงสารพิษต่อระบบประสาทจากเชื้อบาดทะยัก (TeNT) แสดงอยู่ในรูปทางด้านขวา

ในแต่ละกรณีเหล่านี้ สารพิษโบทูลินัมทำให้เกิดความเสียหายต่อการทำงานของโปรตีน SNARE ซึ่งมีผลกระทบทางสรีรวิทยาและการแพทย์อย่างมาก การทำลายโปรตีน SNARE ทำให้สารพิษป้องกันไม่ ให้ ถุงไซแนปส์หลอมรวมกับเยื่อหุ้มไซแนปส์และปล่อยสารสื่อประสาทเข้าไปในช่องว่างไซแนปส์เมื่อการปล่อยสารสื่อประสาทเข้าไปในช่องว่างไซแนปส์ถูกยับยั้งศักยภาพการกระทำจึงไม่สามารถแพร่กระจายไปกระตุ้นเซลล์กล้ามเนื้อได้ ส่งผล ให้ผู้ติดเชื้อ เป็นอัมพาตและในกรณีร้ายแรงอาจทำให้เสียชีวิตได้ แม้ว่าผลกระทบของสารพิษโบทูลินัมอาจถึงแก่ชีวิตได้ แต่ก็ยังถูกนำมาใช้เป็นสารบำบัดในทางการแพทย์และการรักษาด้านความงามอีกด้วย^{[ 40 ] [ 41 ]}

สารพิษบาดทะยักหรือ TeNT ประกอบด้วยโซ่หนัก (100 กิโลดาลตัน) และโซ่เบา (50 กิโลดาลตัน) ที่เชื่อมต่อกันด้วย พันธะ ไดซัลไฟด์ โซ่หนักมีหน้าที่ในการจับ TeNT กับเยื่อหุ้มปลายประสาทอย่างจำเพาะเจาะจงการดูดซึมสารพิษเข้าสู่เซลล์ และการเคลื่อนย้ายโซ่เบาเข้าสู่ไซโตโซล โซ่เบามี กิจกรรม เอนโดเปปติ เดสที่ขึ้นอยู่กับสังกะสี หรือโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมทริกซ์เมทัลโลโปรตี เนส (MMP) ซึ่งดำเนิน การตัด ซินาปโทเบรวิน หรือ VAMP ^{[ 42 ]}

เพื่อให้สายโซ่เบาของ TeNT ถูกกระตุ้น อะตอมของสังกะสี หนึ่งอะตอม จะต้องจับกับโมเลกุลของสารพิษทุกโมเลกุล^{[ 43 ]}เมื่อสังกะสีจับแล้วการลดพันธะไดซัลไฟด์จะดำเนินการเป็นหลักผ่านระบบรีดอกซ์ NADPH-thioredoxin reductase-thioredoxin ^{[ 44 ]}จากนั้นสายโซ่เบาจะสามารถแยกพันธะ Gln76-Phe77 ของ synaptobrevin ได้^{[ 42 ]}การแยก synaptobrevin ส่งผลต่อความเสถียรของแกน SNARE โดยจำกัดไม่ให้เข้าสู่โครงสร้างพลังงานต่ำซึ่งเป็นเป้าหมายสำหรับการจับNSF ^{[ 45 ]}การแยก synaptobrevin นี้เป็นเป้าหมายสุดท้ายของ TeNT และแม้ในปริมาณน้อย สารพิษต่อระบบประสาทจะยับยั้งการปล่อย สารสื่อ ประสาท

สารสื่อประสาทถูกเก็บไว้ใน กลุ่ม ของถุงบรรจุสารสื่อประสาทที่พร้อมปล่อยออกมาซึ่งอยู่ภายในปลายประสาทก่อนซิ แนปส์ ในระหว่างกระบวนการหลั่งสารสื่อประสาท / เอ็กโซไซโทซิส โปรตีน SNARE มีบทบาทสำคัญในการเชื่อมต่อ การเตรียมพร้อม การหลอมรวม และการประสานการปล่อยสารสื่อประสาทเข้าสู่ช่องว่างซิแนปส์

ขั้นตอนแรกในการหลอมรวมของถุงไซแนปส์คือการยึดเหนี่ยว ซึ่งถุงจะถูกเคลื่อนย้ายจากแหล่งสำรองไปยังบริเวณที่สัมผัสกับเยื่อหุ้มเซลล์ ที่เยื่อหุ้มเซลล์Munc-18จะจับกับซินแท็กซิน 1Aในโครงสร้างปิดในขั้นต้น มีการตั้งสมมติฐานว่าการแยกตัวของ Munc-18 ออกจากคอมเพล็กซ์จะทำให้ซินแท็กซิน 1A เป็นอิสระเพื่อจับกับโปรตีน v-SNARE ^{[ 46 ]}ขั้นตอนต่อไปในการปล่อยคือการเข้าเทียบของถุง ซึ่งโปรตีน v- และ t-SNARE จะเชื่อมโยงกันชั่วคราวในลักษณะที่ไม่ขึ้นกับแคลเซียม จากนั้นถุงจะถูกเตรียมพร้อม ซึ่งโมทีฟ SNARE จะสร้างปฏิสัมพันธ์ที่มั่นคงระหว่างถุงและเยื่อหุ้มเซลล์ คอมเพล็กซินจะทำให้คอมเพล็กซ์ SNARE ที่เตรียมพร้อมมีความเสถียร ทำให้ถุงพร้อมสำหรับการปล่อยออกนอกเซลล์อย่างรวดเร็ว

บริเวณเยื่อหุ้มเซลล์ก่อนซินแนปส์ที่มีเวสิเคิลที่เตรียมพร้อมและโปรตีน SNARE หนาแน่นเรียกว่าโซนแอคทีฟช่องแคลเซียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้ามีความเข้มข้นสูงรอบโซนแอคทีฟและเปิดออกเมื่อเยื่อหุ้มเซลล์เกิดการลดศักย์ ไฟฟ้า ที่ซินแนปส์ การไหลเข้าของแคลเซียมจะถูกตรวจจับโดย ซิ นาปโทแท็กมิน 1ซึ่งจะทำให้โปรตีนคอมเพล็กซินหลุดออกและอนุญาตให้เวสิเคิลรวมตัวกับเยื่อหุ้มเซลล์ก่อนซินแนปส์เพื่อปล่อยสารสื่อประสาท นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าช่องแคลเซียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้ามีปฏิสัมพันธ์โดยตรงกับ t-SNAREs ซินแท็กซิน 1A และ SNAP-25 รวมถึงซินาปโทแท็กมิน 1 ด้วย ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้สามารถยับยั้งการทำงานของช่องแคลเซียมและรวมโมเลกุลเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนาบริเวณจุดปล่อย^{[ 47 ]}

มีกรณีทางคลินิกหลายกรณีที่เชื่อมโยงยีน SNARE กับความผิดปกติทางระบบประสาทพบว่า การขาด mRNA ของ SNAP-25 ใน เนื้อเยื่อฮิปโปแคมปัส ของผู้ป่วย โรคจิตเภท บางราย โพลีมอร์ฟิซึมของนิวคลีโอไทด์เดี่ยว ของ SNAP-25 เชื่อมโยงกับภาวะสมาธิสั้นในความผิดปกติในกลุ่มอาการออทิสติกและการแสดงออกมากเกินไปของSNAP-25Bนำไปสู่การเกิดโรคอารมณ์สองขั้ว ในระยะเริ่มต้น ^{[ 47 ]}

มาโครออโตฟาจีเป็นกระบวนการสลายตัวที่เกี่ยวข้องกับการสร้างออร์แกเนลล์ ที่มีเยื่อหุ้มสองชั้น เรียกว่าออโตฟาโกโซมซึ่งช่วยในการย่อยสลายส่วนประกอบของเซลล์โดยการรวมตัวกับไลโซโซมในระหว่างกระบวนการออโตฟาจีส่วนต่างๆ ของไซโตพลาซึมจะถูกโอบล้อมด้วยโครงสร้างที่มีเยื่อหุ้มสองชั้นรูปถ้วยเรียกว่า ฟาโกฟอร์ และในที่สุดจะกลายเป็นส่วนประกอบภายในของออโตฟาโกโซมที่ประกอบเสร็จสมบูรณ์ การสร้างออโตฟาโกโซมต้องอาศัยการเริ่มต้นและการเจริญเติบโตของฟาโกฟอร์ ซึ่งครั้งหนึ่งเคยคิดว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นจากการเติมลิปิดใหม่ อย่างไรก็ตาม หลักฐานล่าสุดชี้ให้เห็นว่าลิปิดที่ก่อให้เกิดการเจริญเติบโตของฟาโกฟอร์นั้นมาจากแหล่งเยื่อหุ้มหลายแหล่ง รวมถึงเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมกอลจิ เยื่อหุ้มเซลล์และไมโทคอนเดรีย^{[ 48 ]} SNARE มีบทบาทสำคัญในการเป็นตัวกลางในการหลอมรวมของเวสิเคิลระหว่างการเริ่มต้นและการขยายตัวของฟาโกโฟร์ รวมถึงการหลอมรวมของออโตฟาโกโซมและไลโซโซมในระยะหลังของออโตฟาจี

แม้ว่ากลไกการเริ่มต้นของฟาโกโฟร์ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจะยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่ SNARE มีส่วนเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของฟาโกโฟร์ผ่านการหลอมรวมแบบเดียวกันของเวสิเคิลขนาดเล็กที่ มีเยื่อหุ้มเซลล์ ชั้นเดียวเคลือบด้วยคลัทรินซึ่งมี Atg16L, v-SNARE VAMP7และ t-SNARE ที่เป็นคู่กัน ได้แก่Syntaxin-7 , Syntaxin-8และVTI1B ^{[ 49 ]} ในยีสต์ t-SNARE Sec9p และ Sso2p จำเป็นสำหรับเอ็กโซไซโทซิสและส่งเสริมการแตกหน่อแบบทูบูโลเวสิเคิลของเวสิเคิลที่มี Atg9 ซึ่งจำเป็นสำหรับการสร้างออโตฟาโกโซมด้วย^{[ 50 ] [ 51 ]} การกำจัด SNARE เหล่านี้ออกไปจะนำไปสู่การสะสมของเวสิเคิลขนาดเล็กที่มี Atg9 ซึ่งไม่หลอมรวมกัน ดังนั้นจึงป้องกันการก่อตัวของโครงสร้างก่อนออโตฟาโกโซม^{[ 51 ]}

นอกจากการประกอบฟาโกโฟร์แล้ว SNARE ยังมีความสำคัญในการเป็นตัวกลางในการหลอมรวมออโตฟาโกโซมกับไลโซโซม ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม SNARE VAMP7 , VAMP8และVTI1Bจำเป็นต่อการหลอมรวมออโตฟาโกโซมกับไลโซโซม และกระบวนการนี้จะบกพร่องในโรคความผิดปกติของการสะสมในไลโซโซม ซึ่งคอเลสเตอรอลจะสะสมอยู่ในไลโซโซมและกักเก็บ SNARE ไว้ในบริเวณที่มีคอเลสเตอรอลสูงของเยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้^{[ 52 ]} เมื่อเร็วๆ นี้ ซินแท็กซิน 17 ( STX17 ) ได้รับการระบุว่าเป็น SNARE ที่เกี่ยวข้องกับออโตฟาโกโซมซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับ VAMP8 และSNAP29และจำเป็นต่อการหลอมรวมกับไลโซโซม^{[ 53 ]} STX17 อยู่บนเยื่อหุ้มด้านนอกของออโตฟาโกโซม แต่ไม่อยู่บนฟาโกโฟร์หรือสารตั้งต้นของออโตฟาโกโซมอื่นๆ ซึ่งป้องกันไม่ให้พวกมันหลอมรวมกับไลโซโซมก่อนกำหนด^{[ 53 ]} ในยีสต์ การรวมตัวของออโตฟาโกโซมกับแวคิวโอล (ซึ่งเทียบเท่ากับไลโซโซมในยีสต์) ต้องใช้ SNARE และโปรตีนที่เกี่ยวข้อง เช่น โฮโมล็อกซินแท็กซิน Vam3, โฮโมล็อก SNAP-25 Vam7, GTPase ที่คล้าย Ras Ypt7 และออร์โธล็อก NSF Sec18 ^{[ 48 ]}

เป็นที่ทราบกันดีว่าคอมเพล็กซ์หลายชนิดสามารถทดแทนโปรตีนหนึ่งด้วยโปรตีนอื่นได้อย่างยืดหยุ่น: Qa-SNARE สองตัวในยีสต์สามารถทดแทนกันได้ในระดับหนึ่ง ยีสต์ที่สูญเสีย R-SNARE - Sec22p - จะเพิ่มระดับของโฮโมล็อก - Ykt6p - โดยอัตโนมัติและใช้งานในลักษณะเดียวกัน แม้ว่าแมลงหวี่จะไม่สามารถอยู่รอดได้หากสูญเสียส่วนประกอบSNAP-25 แต่ SNAP-24สามารถทดแทนได้อย่างสมบูรณ์ และในแมลงหวี่ เช่นกัน R-SNARE ที่ปกติไม่พบในไซแนปส์สามารถทดแทนซินาปโทเบรวินได้^{[ 6 ]}

SNARE ยังพบในพืช ซึ่งจำเป็นต่อการขนส่งเวสิเคิลเข้าและออกจาก ER, Golgi, เครือข่ายทรานส์-กอลจิ/เอนโดโซมระยะต้น, เยื่อหุ้มพลาสมา และแวคิวโอล^{[ 54 ]}

• SNARE+Proteins ใน หัวข้อทางการ แพทย์ (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา
• SNARE+Complex ใน หัวข้อทางการ แพทย์ (MeSH) ของหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกา