膜融合タンパク質

SNAREファミリーには、正真正銘の真核生物融合タンパク質が含まれています。これらは真核生物と、Heimdallarchaeotaのような最も近縁な古細菌にのみ存在します。^{[ 4 ]}

これらのタンパク質は、内在性レトロウイルスのenv遺伝子に由来する。これらは、宿主細胞に取り込まれたウイルス性クラスI融合タンパク質である。

• シンシチンは胎盤の構造形成に関与している。
  • シンシチン-1
  • シンシチン-2
• ERV3はヒトでは融合能を持たない。それでも胎盤が免疫反応を回避するのを助ける役割を果たしている。^{[ 5 ]}

HAP2は、トキソプラズマ、維管束植物、ショウジョウバエなど、さまざまな真核生物に見られるフゼキシン（ウイルスクラスIIに類似）です。このタンパク質は、これらの生物の配偶子融合に不可欠です。 ^{[ 6 ]}フゼキシンのより広いグループは、古細菌の相同体の発見により、ウイルスクラスIIよりも古い可能性があるため、その起源は不明です。^{[ 7 ]}

クラスI融合タンパク質は、構造的にインフルエンザウイルスのヘマグルチニンに類似している。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ヘリックスとN末端付近に位置する疎水性融合ペプチドに富む（ただし、一部の例では内部融合ペプチドが見られる）。^{[ 9 ]}融合コンフォメーションの変化は、多くの場合pHによって制御される。^{[ 10 ]}

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。融合を促進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。^{[ 9 ]} これらは通常、二量体として始まり、融合が起こると三量体になる。^{[ 11 ] [ 10 ]}

クラス III 融合タンパク質は、クラス I および II とは異なります。通常、5 つの構造ドメインから構成され、ドメイン 1、2、4 は β シートを多く含み、ドメイン 3 および 5 は α ヘリックスを多く含みます (ドメイン 1 は N 末端に近く、ドメイン 5 は C 末端に近いと定義されます)。融合前の状態では、ドメインは入れ子状になっており、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、ドメイン 3 はドメイン 4 によって保護されています。ドメイン 1 は、長い β ストランドをつなぐループ内に、膜融合のための二分割部位を含み、ドメイン 5 は、ドメイン 4 と C 末端の膜近位ドメインおよび膜貫通ドメインとの間のリンカーとして機能します。融合時にドメイン 3 は再折り畳まれますが、ドメイン 5 は α ヘリックス構造を失います。^{[ 9 ] [ 10 ]}

融合タンパク質の多くは、3つの主要なクラスのいずれにも属さない。^{[ 9 ]}

ポックスウイルスは11種類の遺伝子からなる多タンパク質システムを利用しており、ヌクレオサイトウイルス門のより広いグループに属する近縁種も同様であると思われる。^{[ 12 ]}融合複合体の構造はまだ解明されていない。科学者たちは各構成要素が何に結合するかについていくつかの情報を得ているが、全体像を把握するにはまだ不十分である。^{[ 13 ] [ 14 ]}

Hepadnaviridae科（B型肝炎ウイルスを含む）は、表面抗原（HBsAg - S、M、L）の異なる形態を使用して融合する。^{[ 9 ]} 2021年に、L型に存在するpreS1に融合ペプチドがあることが発見された。^{[ 15 ]}

フゼキシンファミリーは、真核生物のHAP2/GCS1、真核生物のEFF-1、ウイルスの「クラスII」、およびハロアーキアのFsx1から構成されます。これらはすべて共通の折り畳み構造を持ち、膜を融合させます。^{[ 7 ]} 2021年の無根系統樹では、HAP2/GCS1とEFF-1/AFF-1が系統樹の両端を占め、中央はウイルス配列で占められています。これは、これらが別々に獲得された可能性を示唆しています。^{[ 11 ]}新たに発見されたアーキア配列を考慮に入れたBrukmanら（2022）による最新の構造ベースの無根系統樹では、Fsx1がHAP2/GCS1とグループ化され、EFF-1とは多数のウイルス配列によって隔てられていることが示されています。根の位置に基づいて、これらのファミリーの歴史（水平伝達と垂直継承）に関するさまざまな仮説を立てることができます。^{[ 7 ]}古細菌配列を除外した古い比較では、HAP2/GCS1がウイルスから獲得されたという解釈が強く支持されるが、^{[ 6 ]} Fsx1とHAP2/GCS1のグループ化により、はるかに古い起源の可能性が開かれた。^{[ 7 ]}