La capa iónica cero es el sitio principal de interacción en el complejo central SNARE . Las interacciones dipolo-dipolo tienen lugar entre 3 residuos de glutamina (Q) y 1 residuo de arginina (R) expuestos en esta capa. A pesar de eso, la mayoría del complejo SNARE es hidrofóbico debido a la cremallera de leucina. [1] Las capas ampliamente estudiadas dentro del paquete helicoidal alfa de SNARE se designan de "-7" a "+8". La capa iónica cero está en el centro del haz y, por lo tanto, se designa como capa "0". [2]
Estructura
El complejo SNARE es un paquete formado por 4 proteínas alfa helicoidales, incluida la sinaptobrevina asociada a vesículas y la sintaxina y SNAP asociadas a la membrana celular . [3] Cuando el haz se ve de lado, para cada giro de hélice alfa, los carbonos alfa de cada hélice forman un plano, que por lo tanto se designa como una "capa". A lo largo del haz helicoidal desde el extremo N al extremo C, las capas se designan de "-7" a "+8", respectivamente. La capa "0" (es decir, la capa iónica cero) está en el centro del haz helicoidal. [2] [4]
La capa iónica cero es un dominio iónico dentro del complejo alfa-helicoidal, que de otro modo sería en gran parte hidrofóbico ( complejo SNARE ). Se estabiliza mediante fuerzas de atracción ( interacciones dipolo-dipolo ) entre tres grupos carbonilo parcialmente cargados negativamente de residuos de glutamina y una arginina cargada positivamente . [5] En concreto, estos grupos que interactúan incluyen Q226 en sintaxina , Q53 en SNAP-25 (Sn1), Q174 en SNAP-25 (Sn2) y R56 en sinaptobrevina (v-SNARE). [1]
Los 4 aminoácidos están dispuestos asimétricamente en la capa, como se muestra en la imagen. Sin embargo, sus intensas interacciones aseguran la estabilidad de la capa: el extremo de la cadena lateral de arginina se encuentra en el centro de la asimetría y los grupos amino forman enlaces de hidrógeno con los tres residuos de glutamina. Por lo tanto, el ajuste estérico y electrostático está bien establecido. [6]
Función e interés de investigación
Las proteínas SNARE son una familia de proteínas que se encuentran en las membranas celulares para mediar en cualquier vía secretora . [7] El complejo se forma durante la exocitosis , un proceso en el que las vesículas dentro de la célula se fusionan con la membrana celular para secretar moléculas en el espacio extracelular. [3] [8]
La capa iónica cero del complejo SNARE es de especial interés para los científicos que estudian SNARE debido a sus tres características. En primer lugar, es la única región hidrófila en todo el complejo SNARE hidrófobo; en segundo lugar, a diferencia de la mayoría de las otras capas, presenta asimetría; en tercer lugar, la disposición 3Q: 1R se encuentra en casi toda la superfamilia SNARE entre las células eucariotas. [6] [4] Estos aspectos únicos implican su importancia para los organismos eucariotas en general. Sin embargo, las funciones exactas de la capa iónica cero todavía están bajo investigación. [6] [2]
Los estudios anteriores se han centrado en cómo las mutaciones en esta capa afectarían la funcionalidad del complejo SNARE en las vías secretoras. Aunque el mecanismo exacto aún espera una mayor investigación, estos estudios han revelado que la integridad de la capa iónica cero no es esencial para la alineación adecuada durante la formación del complejo, pero es esencial para la disociación del complejo SNARE y el reciclaje de sus 4 componentes alfa. -proteínas helicoidales después de la exocitosis. [1] [6]
Una ATPasa (NSF) junto con un cofactor (α-SNAP) facilita la ruptura del complejo SNARE una vez completada la exocitosis. [9] Los estudios han sugerido que, durante el proceso de disociación, el complejo NSF / α-SNAP actúa específicamente sobre la capa iónica cero, en particular, el residuo de glutamina (Q226) en la sintaxina. El residuo de glutamina transmite el cambio conformacional del complejo NSF / α-SNAP al complejo SNARE para romper y así disociar el complejo SNARE en la capa iónica cero. [1] [6] Más específicamente, aunque la capa iónica está enterrada dentro del complejo hidrófobo en su mayor parte, durante la disociación, el complejo NSF / α-SNAP puede perturbar el blindaje hidrófobo y dejar que las moléculas de agua ingresen al núcleo. Esta exposición de otras moléculas hidrófilas perturba el equilibrio de enlace de hidrógeno original y, por tanto, facilita el desmontaje del haz alfa-helicoidal. [4]
Mutación y alternancia
En estudios que utilizan SNARE exocitóticas de levadura como modelos, una mutación de glutamina a arginina en la capa iónica cero conduce a células de levadura que tienen un crecimiento y una capacidad de secreción de proteínas deficientes. Sin embargo, una mutación de arginina a glutamina en esta capa conduce a células de levadura que son funcionalmente de tipo salvaje. [6] En la mutación en la que los cuatro aminoácidos de la capa iónica cero son residuos de glutamina, las células aún exhiben una capacidad secretora normal, pero los defectos pueden volverse pronunciados cuando hay otras mutaciones. [10]
Las mutaciones complementarias, donde una mutación de glutamina a arginina se empareja con una mutación de arginina a glutamina en la capa iónica cero, también han dado como resultado células de levadura funcionalmente de tipo salvaje, de acuerdo con su capacidad secretora. [11]
Estos estudios de mutación se han realizado para estudiar el papel de los cuatro aminoácidos en la capa iónica cero. Los mecanismos subyacentes de por qué estas mutaciones conducirían a ciertos resultados no están bien discutidos. En general, los residuos de glutamina en esta capa son de importancia crítica para la funcionalidad de las cepas mutadas. Siempre que la glutamina esté intacta o compensada de alguna manera durante la mutación, se conservará la funcionalidad del complejo SNARE. [6] [10] [11]
Referencias
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