Proteína de fusión de membrana
Clase de proteínas

Las proteínas de fusión de membrana (que no deben confundirse con las proteínas quiméricas o de fusión ) son proteínas que provocan la fusión de membranas biológicas . La fusión de membranas es fundamental para muchos procesos biológicos, especialmente en el desarrollo eucariota y la entrada viral . Las proteínas de fusión pueden originarse a partir de genes codificados por virus envueltos infecciosos , retrovirus antiguos integrados en el genoma del huésped, [1] o únicamente por el genoma del huésped. [2] Las modificaciones postranscripcionales realizadas a las proteínas de fusión por el huésped, es decir, la adición y modificación de glicanos y grupos acetilo , pueden afectar drásticamente la fusogenicidad (la capacidad de fusionarse). [3]

Fusión en eucariotas

Los genomas eucariotas contienen varias familias de genes , de origen hospedador y viral , que codifican productos involucrados en impulsar la fusión de membranas. Si bien las células somáticas adultas normalmente no experimentan fusión de membranas en condiciones normales, los gametos y las células embrionarias siguen vías de desarrollo para impulsar de manera no espontánea la fusión de membranas, como en la formación de la placenta , la formación del sinciciotrofoblasto y el desarrollo neurológico . Las vías de fusión también están involucradas en el desarrollo de los tejidos musculoesqueléticos y del sistema nervioso . Los eventos de fusión de vesículas involucrados en el tráfico de neurotransmisores también dependen de la actividad catalítica de las proteínas de fusión.

Familia SNARE

La familia SNARE incluye proteínas de fusión eucariotas auténticas . Solo se encuentran en eucariotas y sus parientes arqueológicos más cercanos , como Heimdallarchaeota . [4]

Retroviral

Estas proteínas tienen su origen en el gen env de los retrovirus endógenos . Son proteínas de fusión de clase I virales domesticadas.

Familia HAP2

La HAP2 es una proteína de fusión de clase II viral domesticada que se encuentra en diversos eucariotas, entre ellos Toxoplasma , plantas vasculares y moscas de la fruta. Esta proteína es esencial para la fusión de gametos en estos organismos. [5]

Fusión viral patógena

Los virus con envoltura superan fácilmente la barrera termodinámica de la fusión de dos membranas plasmáticas al almacenar energía cinética en proteínas de fusión (F). Las proteínas F pueden expresarse de forma independiente en las superficies de las células huésped, lo que puede (1) hacer que la célula infectada se fusione con las células vecinas, formando un sincitio , o (2) incorporarse a un virión en ciernes de la célula infectada, lo que conduce a la emancipación completa de la membrana plasmática de la célula huésped. Algunos componentes F impulsan únicamente la fusión, mientras que un subconjunto de proteínas F puede interactuar con factores del huésped . Hay cuatro grupos de proteínas de fusión categorizadas por su estructura y mecanismo de fusión. [6]

Clase I

Las proteínas de fusión de clase I se parecen a la hemaglutinina del virus de la influenza en su estructura. Después de la fusión, el sitio activo tiene un trímero de hélices α superenrolladas. El dominio de unión es rico en hélices α y péptidos de fusión hidrofóbicos ubicados cerca del extremo N. El cambio de conformación de la fusión a menudo se puede controlar mediante el pH. [7] [8]

Clase II

Las proteínas de clase II son dominantes en las láminas β y los sitios catalíticos se localizan en la región central. Las regiones peptídicas necesarias para impulsar la fusión se forman a partir de las espiras entre las láminas β. [7] [8]

Clase III

Las proteínas de fusión de clase III son distintas de las de clase I y II. Por lo general, constan de 5 dominios estructurales, donde los dominios 1 y 2, localizados en el extremo C-terminal, a menudo contienen más láminas β y los dominios 2-5, más cercanos al lado N-terminal, son más ricos en hélices α. En el estado previo a la fusión, los dominios posteriores se anidan y protegen al dominio 1 (es decir, el dominio 1 está protegido por el dominio 2, que está anidado en el dominio 3, que está protegido por el dominio 4). El dominio 1 contiene el sitio catalítico para la fusión de membranas. [7] [8]

Clase IV

Las proteínas de fusión de clase IV, más conocidas como proteínas transmembrana pequeñas asociadas a la fusión (FAST), son el tipo más pequeño de proteína de fusión. Se encuentran en los reovirus , que son virus sin envoltura y están especializados en la fusión célula-célula en lugar de virus-célula, formando sincitios . Son las únicas proteínas de fusión de membrana conocidas que se encuentran en virus sin envoltura. [9] [10]

Ejemplos

Proteína de fusiónAbreviaturaClaseFamilia de virusEjemplos de virusReferencia
Proteína de pico del coronavirusSICoronavirusSARS-CoV , SARS-CoV-2[11] [12]
Glicoproteína del virus del ÉbolaMédico de cabeceraIFilovirusZaire , Sudán, virus del Ébola , virus de Marburgo[6] [13]
Glicoproteína 41Gp41IRetrovirusVIH[6] [13]
HemaglutininaH, HA, HNIOrtomixoviridae , ParamixoviridaeVirus de la gripe , virus del sarampión , virus de las paperas[6] [13]
Proteína de envoltura E1 del alfavirusE1IITogavirusVirus del bosque de Semliki[6] [13]
Proteína de envoltura del flavivirusmiIIFlaviviridaeVirus del dengue , virus del Nilo Occidental[6] [13]
Glicoproteína B del virus del herpesesIIIVirus del herpesVirus del herpes simple tipo 1 (VHS-1)[6] [14]
VSV GGRAMOIIIRabdovirusVirus de la estomatitis vesicular , lisavirus de la rabia[6] [14]
Proteína transmembrana pequeña asociada a la fusiónRÁPIDOIVReovirusOrtoreovirus aviar[6] [10]

Véase también

Referencias

  1. ^ Clasificación de las proteínas de fusión viral en la base de datos TCDB
  2. ^ Klapper R, Stute C, Schomaker O, Strasser T, Janning W, Renkawitz-Pohl R, Holz A (enero de 2002). "La formación de sincitios dentro de la musculatura visceral del intestino medio de Drosophila depende de duf, sns y mbc". Mecanismos de desarrollo . 110 (1–2): 85–96. doi : 10.1016/S0925-4773(01)00567-6 . PMID  11744371.
  3. ^ Ortega V, Stone JA, Contreras EM, Iorio RM, Aguilar HC (enero de 2019). "Adictos al azúcar: roles de los glicanos en el orden Mononegavirales". Glicobiología . 29 (1): 2–21. doi :10.1093/glycob/cwy053. PMC 6291800 . PMID  29878112. 
  4. ^ Neveu E, Khalifeh D, Salamin N, Fasshauer D (julio de 2020). "Las proteínas SNARE prototípicas están codificadas en los genomas de Heimdallarchaeota, lo que potencialmente cierra la brecha entre procariotas y eucariotas" (PDF) . Current Biology . 30 (13): 2468–2480.e5. doi : 10.1016/j.cub.2020.04.060 . PMID  32442459. S2CID  218762979.
  5. ^ Fédry J, Liu Y, Péhau-Arnaudet G, Pei J, Li W, Tortorici MA, et al. (febrero de 2017). "El antiguo gameto Fusogen HAP2 es una proteína de fusión eucariótica de clase II". Celúla . 168 (5): 904–915.e10. doi :10.1016/j.cell.2017.01.024. PMC 5332557 . PMID  28235200. 
  6. ^ abcdefghi Podbilewicz, Benjamin (11 de octubre de 2014). "Virus y mecanismos de fusión celular". Revisión anual de biología celular y del desarrollo . 30 (1): 111–139. doi :10.1146/annurev-cellbio-101512-122422. PMID  25000995.
  7. ^ abc Backovic M, Jardetzky TS (abril de 2009). "Proteínas de fusión de membrana viral de clase III". Current Opinion in Structural Biology . 19 (2): 189–96. doi :10.1016/j.sbi.2009.02.012. PMC 3076093 . PMID  19356922. 
  8. ^ abc White JM, Delos SE, Brecher M, Schornberg K (2008). "Estructuras y mecanismos de las proteínas de fusión de membrana viral: múltiples variaciones sobre un tema común". Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology . 43 (3): 189–219. doi :10.1080/10409230802058320. PMC 2649671 . PMID  18568847. 
  9. ^ Shmulevitz, Maya; Duncan, Roy (1 de marzo de 2000). "Una nueva clase de proteínas transmembrana pequeñas asociadas a la fusión (FAST) codificadas por los reovirus fusogénicos sin envoltura". The EMBO Journal . 19 (5): 902–912. doi :10.1093/emboj/19.5.902. PMC 305630 . PMID  10698932. 
  10. ^ ab Ciechonska, Marta; Duncan, Roy (diciembre de 2014). "Proteínas FAST de reovirus: fusógenos celulares codificados por el virus". Tendencias en microbiología . 22 (12): 715–724. doi :10.1016/j.tim.2014.08.005. PMID  25245455.
  11. ^ Li, Fang (29 de septiembre de 2016). "Estructura, función y evolución de las proteínas de la espícula del coronavirus". Revisión anual de virología . 3 (1): 237–261. doi :10.1146/annurev-virology-110615-042301. PMC 5457962 . PMID  27578435. 
  12. ^ Zhu, Chaogeng; Él, Guiyun; Yin, Qinqin; Zeng, Lin; Sí, Xiangli; Shi, Yongzhong; Xu, Wei (octubre de 2021). "Biología molecular de la proteína de pico SARs-CoV-2: una revisión del conocimiento actual". Revista de Virología Médica . 93 (10): 5729–5741. doi : 10.1002/jmv.27132 . PMC 8427004 . PMID  34125455. 
  13. ^ abcde White, Judith M.; Whittaker, Gary R. (junio de 2016). "Fusión de virus envueltos en endosomas". Traffic . 17 (6): 593–614. doi :10.1111/tra.12389. PMC 4866878 . PMID  26935856. 
  14. ^ ab Baquero, Eduard; Albertini, Aurélie AV; Gaudin, Yves (agosto de 2015). "Recientes descubrimientos mecanísticos y estructurales sobre las glicoproteínas de fusión viral de clase III". Current Opinion in Structural Biology . 33 : 52–60. doi :10.1016/j.sbi.2015.07.011. PMID  26277251.
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