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Fusion membranaire : protéines SNARE
Protéines R-SNARE : Sec22

Sommaire
définition

Sec22, R-SNARE, i.e. contenant une arginine (R) dans la couche 0 du motif SNARE, est une t-SNARE (t pour target, cible) impliquée dans le trafic du réticulum endoplasmique (RE) et de l'appareil de Golgi et la fusion vésiculaire, en particulier autophagosome/lysosome.

R-SNARE et Q-SNARE
R-SNARE et Q-SNARE
(Figure : vetopsy.fr d'après Baker et coll)

Les R-SNARE comprennent  :

Structure de Sec22

Sec22 de la levure comprend 3 homologues chez les mammifères, i.e. SEC22A, SEC22B et SEC22C, localisées aux vésicules du réticulum endoplasmique (Diverse Role of SNARE Protein Sec22 in Vesicle Trafficking, Membrane Fusion, and Autophagy 2019).

Structure des protéines SNARE
Structure des protéines SNARE
(Figure : vetopsy.fr d'après Hong et Lev)

1. La structure de Sec22, similaire à celle de VAMP7, comprend :

Interactions de SEC22B
Interactions de SEC22B
(Figure : vetopsy.fr d'après STRING)

2. Généralement, les protéines Sec22 sont des protéines ancrées par la queue (tail-anchored) avec un seul TMD à l'extrémité C-terminale, tandis que les protéines SEC22 de mammifères peuvent avoir plusieurs TMD (Structure and function of longin SNAREs 2015).

Par conséquent, la localisation sous-cellulaire de SEC22 peut être modifiée à la suite de changements dans le nombre de TMD, ce qui affecte finalement sa fonction (The number of the C-terminal transmembrane domains has the potency to specify subcellular localization of Sec22c 2017).

Remarque : Selon les auteurs, soit SEC22b pourrait adopter une conformation fermée susceptible d'être différente de celle de Ykt6 et VAMP7, soit il ne s'auto-inhiberait pas

Rôles de Sec22

SEC22b, homologue de Sec22 de la levure, intervient dans de nombreux processus (Structure and function of longin SNAREs 2015).

Localisation des SNARE mammaliennes
Localisation des SNARE mammaliennes
(Figure : vetopsy.fr)

Sécrétion des protéines du RE

Sec22 est impliqué dans la sécrétion des protéines du RE car il forme un complexe avec la protéine résidente du RE USE1 (Slt1).

1. SEC22, comme VAMP7, interviennent dans la sécrétion non conventionelle (UPS ou Unconventional Protein Secretion) de type III, i.e. qui ne passe pas par l'appareil de Golgi (Role of SNAREs in Unconventional Secretion-Focus on the VAMP7-Dependent Secretion 2022).

2. L'IL-1β et la ferritine, i.e. sécrétion non conventionnelle de protéines sans peptide signal, implique SEC22B avec SNAP-23 ou SNAP-29 et les Stx3/Stx4 dans la membrane plasmique.

Modèle simplifié du rôle des SNARE dans la sécrétion non conventionnelle (UPS)
Modèle simplifié du rôle des SNARE dans la sécrétion non conventionnelle (UPS)
(Figure : vetopsy.fr d'après Vast et Galli)

Trafic membranaire entre RE et Golgi

1. SEC22b participe :

La down-régulation de Sec22b dans l'hippocampe est impliqué dans le vieillissement et le cerveau des patients atteints de la maladie d'Alzheimer (Synaptic genes are extensively downregulated across multiple brain regions in normal human aging and Alzheimer’s disease 2013).

2. Le complexe SNARE impliqué dans la fusion des vésicules COPII dérivées du RE vers le Golgi ou l'ERGIC comprend :

Dans le cas du complexe entre Sec22b et les sous-unités COPII Sec23-Sec24, il ne semble pas que l'hélice α1 et le brin β3 de la région A du domaine longin se lient au domaine coiled-coil (rose), et l'hélice α3 de la région C se lie à l'interface de Sec23 et Sec24.

Interactions du domaine longin de Sec22 avec COPII
Interactions du domaine longin de Sec22 avec COPII
(Figure : vetopsy.fr d'après Daste et coll)

3. La fusion des VTV, i.e. VLDL (lipoprotéines de très basse densité)ou VTV avec l'appareil de Golgi comprend (The identification of the SNARE complex required for the fusion of VLDL-transport vesicle with hepatic cis-Golgi 2016)  :

Interactions de BET1L (GS15) et USE1 (Slt1)
Interactions de BET1L (GS15) et USE1 (Slt1)
(Figure : vetopsy.fr d'après STRING)

4. Le complexe SNARE impliqué dans la fusion des vésicules COPI dérivées du Golgi comprend :

Stavbilisation des MCS (Membrane Contact Sites) RE/MP

SEC22b stabiliserait les MCS (Membrane Contact Sites) RE/MP en rapprochant la membrane plasmique du RE et en interagissant avec la syntaxine-1A (Stx1A).

Sec22b et MCS RE/MP
Sec22b et MCS RE/MP
(Figure : vetopsy.fr d'après Petkovic et coll)

1. Sec22 facilite l'échange de lipides entre deux compartiments, indépendamment de tout trafic lipidique vésiculaire.

SEC22b interagit pour cela avec STX1 de la membrane plasmique (MP) pour rapprocher les membranes du réticulum endoplasmique (RE) et de la MP, mais sans induire leur fusion car aucun facteur de type SNAP-25 est présent.

Modèle de turn-over de PI(4)P sur les sites de contact MP/RE
Modèle de turn-over de PI(4)P sur les sites de contact MP/RE
(Figure : vetopsy.fr d'après Stefan et coll)

2. Sec22b a un rôle physiologique au cours du développement neuronal (The SNARE Sec22b has a non-fusogenic function in plasma membrane expansion 2013).

  • La surexpression du domaine longin de Sec22b dans les neurones en développement réduit la croissance des neurites.
  • Cependant, le rôle exact du domaine longin de Sec22b dans ce processus reste à déterminer.

Biogenèse

Sec22 est impliqués dans les événements de fusion :

Modèle du fonctionnement de Vps33 dans la fusion membranaire
Modèle du fonctionnement de Vps33 dans la fusion membranaire
(Figure : vetopsy.fr d'après Baker)

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