Proteína de fusión de membranas
As proteínas de fusión de membranas son proteínas que causan a fusión de membranas biolóxicas. A fusión de membranas é fundamental en moitos procesos biolóxicos, especialmente no desenvolvemento eucariota e a entrada viral. As proteínas de fusión poden orixinarse a partir de xenes de virus con envoltura infecciosos, antigos retrovirus integrados no xenoma do hóspede,[1] ou soamente polo xenoma do hóspede.[2] As modificacións postranscricionais feitas ás proteínas de fusión de membranas polo hóspede, concretamente a adición e modificación de glicanos e grupos acetilo, pode afectar drasticamente a fusoxenicidade (a capacidade de fusionarse).[3]
Fusión de membranas en eucariotas
editarOs xenomas eucariotas conteñen varias familias xénicas, cuxa orixe é o hóspede ou son de orixe viral, que codifican produtos implicados en favorecer a fusión de membranas. Mentres que as células somáticas adultas non sofren tipicamente fusión de membranas baixo condicións normais, os gametos e células embrionarias seguen vías de desenvolvemento que orixinan de forma non espontánea a fusión de membranas, como na formación da placenta, do sincitiotrofoblasto e no neurodesenvolvemento. As vías de fusión están tamén implicadas no desenvolvemento dos tecidos musculoesqueléticos e sistema nervioso. Os eventos de fusión de vesículas implicados no tráfico de neurotransmisores tamén dependen da actividade catalítica das proteínas de fusión de membranas.
Familia SNARE
editarA familia SNARE inclúe as proteínas de fusión de membranas eucariotas propiamente ditas. Só se encontran en eucariotas e nas arqueas máis relacionadas con eles como as Heimdallarchaeota.[4]
Retroviral
editarEstas proteínas orixínanse a partir do xene env de retrovirus endóxenos. Son proteínas de fusión de clase I virais domesticadas.
Familia HAP2
editarHAP2 é unha proteína de fusión de clase II viral domesticada atopada en diversos eucariotas incluíndo Toxoplasma, plantas vasculares e a moscas do vinagre. Esta proteína é esencial para a fusión dos gametos nestes organismos.[5]
Fusión viral patoxénica
editarOs virus envoltos facilmente superan a barreira termodinámica para fusionar dúas membranas plasmáticas almacenando enerxía cinética en proteínas de fusión (F). As proteínas F poden expresarse independentemente na superficie das células hóspede que poden: (1) facer que a célula infectada se fusione con células veciñas, formando un sincitio, ou (2) ser incorporadas no virión que se evaxina da célula infectada para separarse da membrana celular e saír da célula hóspede. Algúns compoñentes F soamente impulsan a fusión, mentres que un grupo de proteínas F poden interaccionar con factores do hóspede. Hai catro grupos de proteínas de fusión clasificadas pola súa estrutura e mecanismo de fusión.[6]
Clase I
editarAs proteínas de fusión de clase I lembran a hemaglutininas de virus da gripe nas súas estruturas. Na post-fusión o sitio activo ten un trímero de hélices α superenroladas. Teñen un dominio de unión rico en hélices α e péptidos de fusión hidrofóbicos localizados preto do N-terminal. O cambio da conformación de fusión pode a miúdo ser controlado polo pH.[7][8]
Clase II
editarNas proteínas da clase II dominan as láminas β e os sitios catalíticos están localizados na rexión central. As rexións do péptido necesarias para impulsar a fusión están formadas por xiros entre as láminas β.[7][8]
Clase III
editarAs proteínas de fusión de clase III son bastante distintas das I e II. Constan de cinco dominios estruturais, dos cales os dominios 1 e 2 están localizados no exremo C-terminal e a miúdo conteñen máis láminas β, e os dominios 2-5, que están preto do N-terminal, son ricos en hélices α. No estado de pre-fusión, os dominios posteriores aniñan e protexen o dominio 1 (é dicir, o dominio 1 está protexido polo dominio 2, que está aniñado no dominio 3, o cal está protexido polo dominio 4). O dominio 1 contén o sitio catalítico para a fusión de membranas.[7][8]
Clase IV
editarAs proteínas de fusión de clase IV, máis coñecidas como proteínas transmembrana pequenas asociadas á fusión (FAST), son o tipo máis pequeno de proteínas de fusión. Atópanse en reovirus, que son virus sen envoltura e están especializados en fusión célula-célula en vez de virus-célula, formando sincitios. Son as únicas proteínas de fusión de membranas coñecidas atopadas en virus sen envoltura.[9][10]
Exemplos
editarProteína de fusión | Abreviatura | Clase | Familia de virus | Exemplo de virus | Referencia |
---|---|---|---|---|---|
Proteína da espícula do coronavirus | S | I | Coronaviridae | SARS-CoV, SARS-CoV-2 | [11][12] |
Glicoproteína de Ebolavirus | GP | I | Filoviridae | Zaire ebolavirus, Sudan ebolavirus, Marburgvirus | [6][13] |
Glicoproteína 41 | Gp41 | I | Retroviridae | HIV | [6][13] |
Hemaglutinina | H, HA, HN | I | Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae | Virus da gripe, virus do sarampelo, virus das papeiras | [6][13] |
Proteína E1 da envoltura do Alphavirus | E1 | II | Togaviridae | virus do bosque de Semliki | [6][13] |
Proteína da envoltura do Flavivirus | E | II | Flaviviridae | Virus do dengue, virus do Nilo Occidental | [6][13] |
Glicoproteína B do Herpesvirus | gB | III | Herpesviridae | HSV-1 | [6][14] |
VSV G | G | III | Rhabdoviridae | Virus da estomatite vesicular, lyssavirus da rabia | [6][14] |
Proteína transmembrana pequena asociada á fusión | FAST | IV | Reoviridae | Orthoreovirus aviario | [6][10] |
Notas
editar- ↑ Classification of viral fusion proteins in TCDB database
- ↑ Klapper R, Stute C, Schomaker O, Strasser T, Janning W, Renkawitz-Pohl R, Holz A (xaneiro de 2002). "The formation of syncytia within the visceral musculature of the Drosophila midgut is dependent on duf, sns and mbc". Mechanisms of Development 110 (1–2): 85–96. PMID 11744371. doi:10.1016/S0925-4773(01)00567-6.
- ↑ Ortega V, Stone JA, Contreras EM, Iorio RM, Aguilar HC (xaneiro de 2019). "Addicted to sugar: roles of glycans in the order Mononegavirales". Glycobiology 29 (1): 2–21. PMC 6291800. PMID 29878112. doi:10.1093/glycob/cwy053.
- ↑ Neveu E, Khalifeh D, Salamin N, Fasshauer D (xullo de 2020). "Prototypic SNARE Proteins Are Encoded in the Genomes of Heimdallarchaeota, Potentially Bridging the Gap between the Prokaryotes and Eukaryotes". Current Biology 30 (13): 2468–2480.e5. PMID 32442459. doi:10.1016/j.cub.2020.04.060.
- ↑ Fédry J, Liu Y, Péhau-Arnaudet G, Pei J, Li W, Tortorici MA, et al. (febreiro de 2017). "The Ancient Gamete Fusogen HAP2 Is a Eukaryotic Class II Fusion Protein". Cell 168 (5): 904–915.e10. PMC 5332557. PMID 28235200. doi:10.1016/j.cell.2017.01.024.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 6,7 6,8 Podbilewicz, Benjamin (11 de outubro de 2014). "Virus and Cell Fusion Mechanisms". Annual Review of Cell and Developmental Biology 30 (1): 111–139. PMID 25000995. doi:10.1146/annurev-cellbio-101512-122422.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 Backovic M, Jardetzky TS (abril de 2009). "Class III viral membrane fusion proteins". Current Opinion in Structural Biology 19 (2): 189–96. PMC 3076093. PMID 19356922. doi:10.1016/j.sbi.2009.02.012.
- ↑ 8,0 8,1 8,2 White JM, Delos SE, Brecher M, Schornberg K (2008). "Structures and mechanisms of viral membrane fusion proteins: multiple variations on a common theme". Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology 43 (3): 189–219. PMC 2649671. PMID 18568847. doi:10.1080/10409230802058320.
- ↑ Shmulevitz, Maya; Duncan, Roy (1 de marzo de 2000). "A new class of fusion-associated small transmembrane (FAST) proteins encoded by the non-enveloped fusogenic reoviruses". The EMBO Journal 19 (5): 902–912. PMC 305630. PMID 10698932. doi:10.1093/emboj/19.5.902.
- ↑ 10,0 10,1 Ciechonska, Marta; Duncan, Roy (decembro de 2014). "Reovirus FAST proteins: virus-encoded cellular fusogens". Trends in Microbiology 22 (12): 715–724. PMID 25245455. doi:10.1016/j.tim.2014.08.005.
- ↑ Li, Fang (29 de setembro 2016). "Structure, Function, and Evolution of Coronavirus Spike Proteins". Annual Review of Virology 3 (1): 237–261. PMC 5457962. PMID 27578435. doi:10.1146/annurev-virology-110615-042301.
- ↑ Zhu, Chaogeng; He, Guiyun; Yin, Qinqin; Zeng, Lin; Ye, Xiangli; Shi, Yongzhong; Xu, Wei (outubro de 2021). "Molecular biology of the SARs‐CoV‐2 spike protein: A review of current knowledge". Journal of Medical Virology 93 (10): 5729–5741. PMC 8427004. PMID 34125455. doi:10.1002/jmv.27132.
- ↑ 13,0 13,1 13,2 13,3 13,4 White, Judith M.; Whittaker, Gary R. (xuño de 2016). "Fusion of Enveloped Viruses in Endosomes". Traffic 17 (6): 593–614. PMC 4866878. PMID 26935856. doi:10.1111/tra.12389.
- ↑ 14,0 14,1 Baquero, Eduard; Albertini, Aurélie AV; Gaudin, Yves (agosto de 2015). "Recent mechanistic and structural insights on class III viral fusion glycoproteins". Current Opinion in Structural Biology 33: 52–60. PMID 26277251. doi:10.1016/j.sbi.2015.07.011.
Véxase tamén
editarOutros artigos
editarLigazóns externas
editar- Membrane fusion proteins Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.