Complexine

Biologie des communications volume 6, Numéro d'article : 155 (2023) Citer cet article

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L’assemblage dynamique du complexe SNARE (Synaptic-soluble N-éthylmaléimide-sensitive factor Attachment REceptor) est crucial pour comprendre la fusion membranaire. L’étude d’ensemble traditionnelle relève le défi de disséquer l’assemblage dynamique du complexe protéique. Ici, nous appliquons une force infime sur un complexe protéique attaché à l’aide d’une pince optique à double piège et étudions la dynamique de repliement du complexe SNARE sous une force mécanique régulée par la complexine-1 (CpxI). Nous reconstruisons le clamp et facilitons les fonctions de CpxI in vitro et identifions différents mécanismes d'interaction de la liaison du fragment CpxI sur le complexe SNARE. En particulier, alors que le domaine N-terminal (NTD) joue un rôle dominant dans la fonction de facilitation, le CTD est principalement lié au serrage. Et le mélange de 1-83aa et de CTD de CpxI peut reconstituer efficacement le signal inhibiteur identique à celui des fonctions CpxI complètes. Notre observation identifie le rôle chaperon important de la molécule CpxI dans l'assemblage dynamique du complexe SNARE sous tension mécanique, et élucide la fonction spécifique de chaque fragment de molécules CpxI dans le processus chaperon.

Le transport des vésicules est impliqué dans une multitude d’activités cellulaires importantes, telles que la libération de neurotransmetteurs, la sécrétion d’hormones et le transport intracellulaire. Un dysfonctionnement du transport des vésicules entraîne un défaut des organelles et un dysfonctionnement cellulaire. Elle est en corrélation avec l’apparition et le développement de nombreuses maladies telles que les maladies neurodégénératives, le diabète, les infections et le déficit immunitaire. Les recherches sur le transport des vésicules ont été récompensées à plusieurs reprises par des prix Nobel. Malgré son importance, la compréhension du transport intracellulaire complexe et délicat est encore préliminaire et provisoire, et bon nombre des mécanismes de régulation plus fins du transport des vésicules restent à élucider. Parmi elles, les cellules nerveuses sont les plus représentatives du transport des vésicules, en raison de l'existence d'un type particulier de vésicules dans les cellules nerveuses, à savoir les vésicules synaptiques, qui participent à la libération des neurotransmetteurs.

La libération des neurotransmetteurs et la communication intercellulaire nécessitent la fusion membranaire, qui a lieu en une milliseconde1. La fusion membranaire est pilotée par des protéines de fusion cruciales, telles que les protéines du récepteur d'attachement du facteur sensible au N-éthylmaléimide synaptique soluble (SNARE) de la machine moléculaire. Neuron SNARE comprend trois types de protéines monomères : la syntaxine, la SNAP-25 (protéine associée au synaptosome de 25 kDa) et la VAMP (protéine membranaire associée à la vésicule)2. SNARE possède un domaine de répétition heptanucléotidique typique (motif SNARE), dans lequel différentes protéines monomères SNARE contribuent à des résidus centraux arginine (R) ou glutamyl (Q) au niveau de la couche ionique. Ainsi, les monomères SNARE sont divisés respectivement en R- ou Q-SNARE3. VAMP est R-SNARE et possède un motif SNARE. Snap-25 et Syntaxin-1 sont tous deux Q-SNARE, avec respectivement deux et un motif SNARE. Dans l'hypothèse SNARE4, différentes vésicules ont différents « SNARE vésical » (V-SNARE, à savoir VAMP), et les membres cibles ont le « SNARE cible » (T-SNARE, syntaxine et SNAP-25). Ce n'est que lorsque les bons V-SNARE et T-SNARE se reconnaissent que le complexe SNARE peut être correctement assemblé pour piloter la fusion des vésicules et des membranes plasmiques.

Parallèlement, de nombreuses protéines régulatrices, par exemple le facteur sensible au N-éthylmaléimide (NSF), les protéines adaptatrices solubles du NSF (SNAP), la complexine (Cpx) et la synaptotagmine-1, sont impliquées dans la régulation de la fermeture éclair SNARE et sont cruciales pour la fusion membranaire. se produisent efficacement au moment précis in vivo4,5. En l'absence de SNAP et de NSF, les trois monomères SNARE se combinent pour former un faisceau stable à quatre hélices, c'est-à-dire le complexe SNARE5,6. Les approches d'ensemble traditionnelles ne sont pas capables de disséquer l'assemblage dynamique de SNARE et sont insuffisantes pour enregistrer les États mal assemblés les moins peuplés7,8. De plus, l’assemblage fonctionnel du SNARE se produit en présence de la force opposée imposée par des membranes chargées négativement, ce qui a un impact important sur la cinétique et la régulation de l’assemblage du SNARE9,10.