Vesikkelfusjon

Vesikkelfusjon er prosessen der en membranbunden vesikkel smelter sammen med en målmembran, slik at vesikkelinnholdet slippes ut eller blir integrert i målmembranen. Fosforlipider og proteiner i membranene må koordineres nøye for å overvinne energibarrieren som hindrer direkte sammenvoksing av vannfylte områder mellom membranene. Vesikkelfusjon er sentral for blant annet sekretoriske pathwayer, reseptortransport og intracellulær avfallshåndtering.

Mekanismer og nøkkelproteiner involvert i fusjon omfatter reseptorer for vesikkel-tethering og prinsippene for SNARE-kompleksets rolle. Rab GTPaser og tethering-komplekser avgjør målmembra wellbeing ved å fiksere vesikkelens posisjon. Prøving og «priming» av SNARE-komplekset involverer SM-proteiner som Munc18, og fusjon utløses ofte av en kalsiumsignal som aktiverer sensorproteiner som synaptotagmin, spesielt i nervevev. Etter fusjonen disassembleres SNARE-komplekset av NSF og α-SNAP for å frigjøre SNARE-proteiner til senere sykluser.

SNARE-proteinetparene består vanligvis av v-SNAREs (på vesikkelmembranen, for eksempel synaptobrevin/VAMP) og t-SNAREs (på målmembraen, for eksempel syntaxin og SNAP-25). Når de danner et trans-SNARE-kompleks, trekker de membranene nærmere hverandre og frigjør energi som driver fusjonen og fusjonsporen åpner. Etter at innholdet har blitt frigitt, blir SNARE-proteinene oppløst og resirkulert.

Vesikkelfusjon forekommer i ulike veier, som konstitutiv exocytose og kalsium- avhengig eksocytose (for eksempel i nerveceller og sekretoriske celler), samt endo-lysosomal fusjon og autophagisk trafikk. Lipidkomposisjon og membrane-krumning påvirker også fusjonsvåpenet, og proteiner som regulerer krok og posisjon spiller viktige roller. Funksjonsforstyrrelser i vesikkelfusjon kan bidra til nevrodegenerative og sekretoriske lidelser, men mekanismene er komplekse og varierer mellom celletyper.