Fusogenes Protein
Englisch: fusogenic protein, cell–cell fusogen
Definition
Fusogene Proteine sind membranassoziierte Glykoproteine, welche die Verschmelzung (Fusion) zweier biologischer Membranen vermitteln. Sie spielen eine zentrale Rolle bei zellulären Fusionsprozessen, bei Virusinfektionen ebenso wie bei der Zellfusion oder der Fusion von Organellen.
Abgrenzung
Die Bezeichnung Fusionsprotein wird zwar zum Teil als synonym für fusogene Proteine verwendet, bezeichnet jedoch i.d.R. Proteine, die Bestandteile von mindestens zwei Genen enthalten.
Hintergrund
Fusogene Proteine kommen sowohl bei Eukaryoten als auch bei Viren vor. Sie ermöglichen etwa das Eindringen von Viren in Wirtszellen oder die Fusion von Gameten während der Befruchtung. In der Virologie zählen sie zu den Schlüsselproteinen für die Infektiosität.
Mechanismus
Der Fusionsprozess durch fusogene Proteine läuft typischerweise in mehreren Schritten ab:
- Aktivierung: Konformationsänderung; bedingt durch veränderten pH-Wert oder Bindung an Rezeptor
- Insertion: Freilegung und Einlagerung einer Fusionsdomäne oder Fusionspeptids in die Zielmembran
- Apposition: Annäherung der Membranen durch "Zug" an beiden Membranen
- Hemifusion: äußere Lipidschichten fusionieren
- Bildung einer Fusionspore: vollständige Verschmelzung
Klassifikation
Fusogene Proteine lassen sich nach ihrer Struktur und ihrem Wirkmechanismus in drei Hauptklassen einteilen:
| Klasse | Strukturmerkmale | Oligomerisierung | Aktivierung | Beispiele |
|---|---|---|---|---|
| Klasse-I-Fusogene | α-Helix | Trimere | proteolytische
Spaltung, pH-Senkung |
|
| Klasse-II-Fusogene | β-Faltblatt | Dimere | saurer pH-Wert | |
| Klasse-III-Fusogene | α-Helices und β-Faltblätter | – | – |
Beispiele
Beim Menschen existieren u.a. folgende fusogene Proteine:
- Syncytin-1 und -2: Plazentabildung
- Myomaker und Myomerger: Myoblastenfusion bei der Muskelentwicklung