Fusion membranaire : protéines SNARE
Vue d'ensemble des Q-SNARE

Les protéines SNARE forment quatre sous-familles conservées au cours de l'évolution :

• les v-SNARE (v pour vésiculaire), qui sont pour la plupart des R-SNARE,
• les t-SNARE (t pour target, cible) qui sont pour la plupart des Q-SNARE.

Vue d'ensemble des Q-SNARE

1. Les Q-SNARE qui contiennent une glutamine (Q), sont pour la plupart des t-SNARE (t pour target, cible) qui comprennent les Qa, Qb et Qc ( infos sur la nomenclature).

2. Les motifs SNARE sont en grande partie non structurés mais s'assemblent spontanément en complexes SNARE qui nécessite plusieurs protéines SNARE, i.e. trois ou quatre, pour la formation du faisceau de 4 hélices α, chacune fournie par un motif SNARE différent.

• Quand le complexe est formé par 4 protéines différentes, les R- et Qa-, Qb- et Qc-SNARE sont représentées.
• Pour les SNARE synaptiques, la synaptobrévine 2/VAMP2 est la R-SNARE, la syntaxine 1 est la Qa-SNARE et SNAP-25, avec deux motifs SNARE séparés par un lien étendu, est appelé Qbc-SNARE.

Classes de Q-SNARE

Les Q-SNARE comprennent plusieurs classes, i.e. a, b et c indiquant leurs positions relatives dans le faisceau à quatre hélices du complexe SNARE.

Qa-SNARE

Les Qa-SNARE sont réprésentées essentiellement par les syntaxines, même si certaines sont des Qb ou des Qc.

(Minor differences in the molecular machinery mediating regulated membrane fusion has major impact on metabolic health 2016).

Qb-SNARE

Les Qb-SNARE sont représentées par plusieurs membres.

1. Stx16 intervient dans le trafic des endosomes précoces vers :

• les endosomes de recyclage avec STX6/Vti1a/VAMP4
• l'appareil de Golgi avec STX10/Vti1a/VAMP3.

2. Vti1b est une Qb-SNARE endo-lysosomique canonique impliquée dans la sécrétion des vésicules synaptiques et régule (Vti Proteins: Beyond Endolysosomal Trafficking 2018) :

• le trafic endolysosomal, i.e. en endosomes précoces, endosomes tardifs, lysosomes
• le transport rétrograde de l'appareil de Golgi vers les endosomes tardifs (The trans-SNARE complex VAMP4/Stx6/Stx7/Vti1b is a key regulator of Golgi to late endosome MT1-MMP transport in macrophages 2021).

3. Sec20/BNIP1 est impliqué essentiellement dans le transport rétrograde des vésicules COPI de l'appareil de Golgi vers le réticulum endoplasmique (RE).

Il semblerait qu'il intervienne aussi dans :

• dans la régulation de la dégradation des lysosomes,
• dans la fission mitochondriale et la mitophagie,
• dans une nouvelle voie de transport potentielle spécifique de la biogenèse et de la fonction des lysosomes (Sec20 Is Required for Autophagic and Endocytic Degradation Independent of Golgi-ER Retrograde Transport 2019),

4. GS27, i.e. membrine ou GOSR2 (GOlgi SNAP Receptor complex member 2) et GS28, i.e. GOS-28 ou GOSR1, sont impliqués dans le transport des protéines vers l'appareil de Golgi (Organization of SNAREs within the Golgi Stack 2013 et Segregation of the Qb-SNAREs GS27 and GS28 into Golgi Vesicles Regulates Intra-Golgi Transport 2013 et STX5’s flexibility in SNARE pairing supports Golgi functions 2022).

GS27 est impliquée dans la fusion des vésicules COPII du réticulum endoplasmique (RE) avec l'ERGIC.

GS28 intervient dans :

• la fusion de l'ERGIC avec le cis-Golgi,
• le trafic antérograde et rétrograde réseau cis/médial-Golgi/réseau trans-Golgi,
• le trafic bidirectionnel réseau trans-Golgi/endosomes de recyclage.

Qc-SNARE

Les Qc-SNARE sont représentées par plusieurs membres.

1. Stx8 participe au trafic des endosomes précoces et des endosomes tardifs (Analysis of the SNARE Stx8 recycling reveals that the retromer-sorting motif has undergone evolutionary divergence 2021).

2. Vti1a, par rapport à Vti1b, semble avoir des rôles spécifiques dans les neurones, principalement en régulant (The Role of Vti1a in Biological Functions and Its Possible Role in Nervous System Disorders 2022)  :

• les événements neurosécrétoires en amont qui interviennent dans les protéines exocytées et la disponibilité des organites sécrétoires,
• la transmission synaptique spontanée et l'efficacité post-synaptique pour contrôler la neurosécrétion.

Vti1a joue également un rôle essentiel dans le développement neuronal, l'autophagie et le transport extracellulaire non conventionnel des neurones en formant deux complexes SNARE pour le trafic des endosomes précoces vers :

• les endosomes de recyclage avec STX6/STX16/VAMP4
• l'appareil de Golgi avec STX10/STX16/VAMP3.

Qb/c-SNARE

Q-SNARE agissant comme v-SNARE

Certaines Q-SNARE agissent en tant que v-SNARE, comme :

1. BET1L, appelé aussi GS15, est impliqué dans le trafic antérograde et rétrograde réseau cis/médial-Golgi/réseau trans-Golgi (Participation of the Syntaxin 5/Ykt6/GS28/GS15 SNARE Complex in Transport from the Early/Recycling Endosome to the Trans-Golgi Network 2004 et STX5’s flexibility in SNARE pairing supports Golgi functions 2022),

2. Bet1 est impliqué dans le trafic antérograde des vésicules vésicules COPII du réticulum endoplasmique (RE) vers l'appareil de Golgi ou l'ERGIC en formant le complexe Stx5/Sec22/GS27/Bet1 et aussi Stx5/Ykt6/GS28/Bet1.

Bet1 est quelquefois détourné de ce trafic par la métalloprotéinase membranaire de type 1 (MT1-MMP), protéase essentielle pour l'invasion locale et les métastases (MT1-MMP recruits the ER-Golgi SNARE Bet1 for efficient MT1-MMP transport to the plasma membrane 2019).

• La MT1-MMP est synthétisée dans le RE et transportée dans des vésicules vers les invadopodes, des sous-domaines spécialisés de la membrane plasmique, par des voies de recyclage sécrétoires et endocytaires.
• Bet1 favorise alors le trafic de MT1-MMP vers la surface cellulaire susceptible de former des invadopodes.

3. Slt1 (USE1) intervient dans la fusion des vésicules COPI dérivées de l'appareil de Golgi avec le réticulum endoplasmique (RE).

R- SNARE