SNARE-komplexet och vesikelfusion

Kurs: Basvetenskap 4

Vad är det?

SNARE-proteiner är membranproteiner som är nödvändiga för att möjliggöra fusion av synapsvesiklar med den presynaptiska plasmamembranen och därmed frisättning av neurotransmittor (exocytos).

Detaljer

• Vesicle-SNAREs (v-SNAREs) = synaptobrevin, återfinns i vesikeln.
• Target membrane-SNAREs (t-SNAREs) = syntaxin och SNAP25, återfinns i den aktiva zonen i det presynaptiska plasmamembranet.
• Tillsammans bildar de SNARE-komplexet, som driver fusion - kallas “the core fusion machinery”.
• Synaptotagmin 1 (Ca²⁺-beroende), complexin, munc13 och munc18 är proteiner som reglerar bildningen av SNARE-komplexet.

Transmittorfrisättningens steg:

1. Aktionspotential löper ned för axonet och depolariserar nervterminalen.
2. Leder till öppning av spänningsberoende Ca²⁺-kanaler.
3. Kraftigt Ca²⁺-inflöde pga. den stora koncentrationsskillnaden.
4. Inflödet triggar fusion av synapsvesiklarnas membran med den presynaptiska plasmamembranet.
5. Vesiklarna töms genom exocytos, transmittorerna diffunderar över synapsklyftan.
6. Transmittorerna binder till och aktiverar postsynaptiska receptorer.
7. Inaktivering sker antingen genom återupptag eller nedbrytning av neurotransmittor.

Vesikelfusionen sker i 4 steg:

1. Docking: SNARE-proteinerna hakar i varandra → vesikeln dockar till det presynaptiska plasmamembranet.
2. Priming: complexin, munc13 och munc18 förbereder en mer komplett bildning av SNARE-komplexet, väntar på en signal.
3. Triggandet av fusion: inflödet av Ca²⁺ leder till att Ca²⁺ binder till synaptotagmin, vilket gör att primingprocessen övergår i en fullständig bildning av SNARE-komplexet.
4. Fusion: SNARE-komplexet driver fusion av synapsvesikeln med det presynaptiska plasmamembranet → exocytos av neurotransmittor till synapsklyftan.

Uppbrytning av SNARE-komplexet: efter fusionen separerar NSF SNARE-proteinerna under förbrukning av ATP, och synaptobrevin kan sedan återbrukas.

Transmittorpåfyllnad i vesiklarna: v-type proton-pump ATPase (vATPase) genererar en elektrokemisk protongradient som driver kraften för transport av vesicular glutamate transporter (vGLUT) - leder till presynaptiskt vesikulärt glutamatintag, viktigt för att koncentrera glutamat i vesikelns lumen innan den frigörs.

Recirkulering av vesiklar: efter fusion återcirkulerar vesiklarna genom att klatrin binder till insidan av membranet. En bud bildas som stryps åt av dynamin för att “klippa av” membranet. När vesikeln skapas lämnar klatrin vesikeln, och vesikeln dras sedan av ett motorprotein och kan fusera med målstället på nytt.

Klinisk pärla

Botulinumtoxin och Tetanustoxin är proteaser som klyver SNARE-proteiner och blockerar transmittorfrisättningen - se respektive anteckning för deras skilda verkningsmekanismer trots strukturell likhet.

Kopplingar

Relaterat: Synapsvesikel, Kemisk synaps, Kalciumkanal, Botulinumtoxin, Tetanustoxin