vesikelfusionen

Vesikelfusionen bezeichnet den Prozess, bei dem eine Membranhülle eines Vesikel mit einer Zielmembran verschmilzt. Dadurch werden der vesikuläre Inhalt freigesetzt oder Membranen miteinander gemischt, was den Membrantransport und die Signalübertragung in Zellen ermöglicht. Fusionen treten in verschiedenen Kontexten des Endomembransystems auf, zum Beispiel bei der regulierten Exozytose in Nervenzellen oder Drüsen, beim Transport zwischen Endosomen, Golgi- und Endoplasmatischem Retikulum sowie bei der Bildung neuer Membranen in Zellen.

Der Ablauf umfasst Docking (Anheften des Vesikels an die Zielmembran), Priming (Vorbereitung der Membranen für die Fusion) und schließlich die eigentliche Fusion. Das zentrale Treibkit sind SNARE-Proteine. v-SNAREs befinden sich auf der Vesikelmembran, typischerweise als R-SNAREs, während t-SNAREs auf der Zielmembran als Q-SNAREs vorkommen (zum Beispiel Syntaxin und SNAP-25). Die SNARE-Motive bilden einen stabilen Komplex, dessen Zippering die Membranen so stark zusammenzieht, dass eine Fusion der Lipiddoppelschichten möglich wird.

Zusätzlich regulieren Rab-GTPasen und Tethering-Faktoren die Spezifität der Vesikelfusion, während Kalzium als Trigger in regulierten Exozytosen eine zentrale Rolle spielt. Als Kalziumsensor fungiert häufig Synaptotagmin; Complexin kann als Clamp die Fusion zeitlich steuern. Nach der Fusion disaggregieren NSF und α-SNAP den SNARE-Komplex, damit SNAREs erneut eingesetzt werden können.

Vesikelfusionen sind essenziell für Neurotransmitter- und Hormonfreisetzung, den intrazellulären Membranfluss sowie das ordnungsgemäße Funktionieren des Zelltransports. Störungen im Vesikelfusionsapparat können zu schweren neurologischen oder Stoffwechselerkrankungen beitragen, da die Freisetzung und Verteilung von Signalen und Membranen beeinträchtigt wird.