膜融合タンパク質

膜融合タンパク質（キメラタンパク質や融合タンパク質と混同しないでください）は、生体膜の融合を引き起こすタンパク質です。膜融合は多くの生物学的プロセス、特に真核生物の発達とウイルスの侵入にとって重要です。融合タンパク質は、感染性エンベロープウイルス、宿主ゲノムに組み込まれた古代のレトロウイルスによってコード化された遺伝子に由来する場合もあれば、 ^[1]宿主ゲノムのみに由来する場合もあります。^[2] 宿主による融合タンパク質への転写後修飾、すなわちグリカンやアセチル基の追加や修飾は、融合性（融合する能力）に劇的な影響を及ぼす可能性があります。^[3]

真核生物のゲノムには、宿主およびウイルス由来のいくつかの遺伝子ファミリーが含まれており、膜融合の促進に関与する産物をコード化しています。成体の体細胞は通常、通常の状態では膜融合を起こしませんが、配偶子と胚細胞は、胎盤形成、合胞体栄養芽層形成、神経発達などにおいて、非自発的に膜融合を促進する発達経路に従います。融合経路は、筋骨格および神経系組織の発達にも関与しています。神経伝達物質の輸送に関与する小胞融合イベントも、融合タンパク質の触媒活性に依存しています。

SNAREファミリーには、真核生物の融合タンパク質が含まれています。これらは、真核生物と、ヘイムダルカオータのようなその近縁の古細菌にのみ見られます。^[4]

これらのタンパク質は、内因性レトロウイルスのenv遺伝子に由来します。これらは、家畜化されたウイルスクラス I 融合タンパク質です。

• シンシチンは胎盤の構造に関与しています。
  • シンシチン-1
  • シンシチン-2
• ERV3はヒトでは機能しない

HAP2は、トキソプラズマ、維管束植物、ショウジョウバエなどの多様な真核生物に見られる、家畜化されたウイルスクラスII融合タンパク質です。このタンパク質は、これらの生物における配偶子融合に不可欠です。 ^[5]

エンベロープウイルスは、融合（F）タンパク質に運動エネルギーを蓄えることで、2つの細胞膜を融合させる熱力学的障壁を容易に克服します。Fタンパク質は、宿主細胞表面で独立して発現することができ、（1）感染細胞を近隣細胞と融合させてシンシチウムを形成するか、（2）感染細胞から出芽するウイルス粒子に組み込まれて宿主細胞から細胞膜が完全に解放されます。一部のF成分は融合を単独で促進しますが、Fタンパク質のサブセットは宿主因子と相互作用することができます。融合タンパク質には、構造と融合のメカニズムによって4つのグループに分類されます。^[6]

クラスI融合タンパク質は、インフルエンザウイルスの ヘマグルチニンに構造が似ている。融合後、活性部位はαヘリックスコイルドコイルの三量体となる。結合ドメインはαヘリックスが豊富で、N末端付近に疎水性融合ペプチドが存在する。融合構造の変化は、多くの場合pHによって制御できる。^{[7] [8]}

クラスIIタンパク質はβシートが優勢で、触媒部位はコア領域に局在している。融合を駆動するために必要なペプチド領域は、βシート間のターンから形成される。^{[7] [8]}

クラス III 融合タンパク質は、クラス I およびクラス II とは異なります。通常、5 つの構造ドメインで構成され、C 末端に位置するドメイン 1 と 2 には β シートが多く含まれることが多く、N 末端側に近いドメイン 2 ～ 5 には α ヘリックスが多く含まれています。融合前の状態では、後者のドメインがドメイン 1 をネストして保護します (つまり、ドメイン 1 はドメイン 2 によって保護され、ドメイン 2 はドメイン 3 にネストされ、ドメイン 3 はドメイン 4 によって保護されます)。ドメイン 1 には膜融合の触媒部位が含まれています。^{[7] [8]}

クラスIV融合タンパク質は、融合関連小型膜貫通タンパク質（FAST）としてよく知られ、最も小さいタイプの融合タンパク質です。これらは、非エンベロープウイルスであるレオウイルスに見られ、ウイルス-細胞融合ではなく細胞-細胞融合に特化してシンシチウムを形成します。これらは、非エンベロープウイルスに見られる唯一の膜融合タンパク質です。^{[9] [10]}

• 膜融合における二重層間の力
• ウイルス膜融合タンパク質

• 米国国立医学図書館の医学主題標目表(MeSH)における膜 + 融合 + タンパク質