SNARE

Die meisten SNARE-Proteine sind über eine C-terminale Transmembrandomäne in Membranen verankert. Einige sind durch hydrophobe posttranslationale Modifikationen, wie die Bindung von Palmitat mit der Membran assoziiert, darunter das neuronale SNARE SNAP-25. Charakteristisch für die Proteine ist das sogenannte SNARE-Motiv: ein hoch konservierter Abschnitt aus 60-70 Aminosäuren, der eine Alpha-Helix bildet.

Ursprünglich wurden SNARE-Proteine nach ihrer Lokalisation in v-SNARE und t-SNARE unterschieden: "v" bedeutet, dass sich die Rezeptoren auf der Vesikelmembran befinden. "t" bedeutet, dass sich die Rezeptoren auf der Zielmembran ("target membrane") befinden. Diese Unterteilung ist für die Fusion zwischen Vesikel und Zielmembran grundsätzlich geeignet. Es finden aber auch sogenannte homotypische Fusionen statt, bei denen gleichartige Membranen miteinander verschmelzen. Zudem ist für einige SNARE-Proteine bekannt, dass sie sich sowohl auf der Vesikel- als auch auf der Zielmembran befinden können.

Mittlerweile hat sich daher eine Unterscheidung in Q- und R-SNARE durchgesetzt. Hier beruht die Bennenung auf dem Vorhandensein von entweder einem Glutamin (Q) oder Arginin (R) an einer bestimmten Position im SNARE-Motiv. Q-SNAREs können weiter in Qa, Qb und Qc unterschieden werden. Tatsächlich sind die meisten R-SNAREs auf Vesikelmembranen lokalisiert, sodass sie oft immer noch v-SNAREs genannt werden. Ein wichtiges R-SNARE ist Synaptobrevin. Membrin und Vti1 sind Q-SNAREs.

Der Fusionsprozess kommt durch Protein-Protein-Interaktionen zustande, die schließlich zur Bildung des so genannten SNARE-Komplexes führen. Kontrolliert werden diese Interaktionen durch regulatorische Proteine wie Synaptotagmin. Grundsätzlich geht man davon aus, dass für die Fusion die Kombination aus drei Q-SNAREs und einem R-SNARE nötig ist, also insgesamt vier SNARE-Proteine beteiligt sind. Im SNARE-Komplex interagieren die SNARE-Motive der einzelnen Proteine miteinander und falten sich in ein sogenanntes Vier-Helix-Bündel. Diese Konformationsänderung führt dazu, dass die beiden gegenüberliegenden Membranen nah aneinander gezogen werden und die Fusion stattfinden kann.

In Neuronen interagieren die SNAREs Synaptobrevin, Syntaxin und SNAP-25 miteinander und kooperieren als Komplex mit dem kleinen G-Protein Rab. Sie vermitteln unter GTP-Verbrauch die Fusion zwischen synaptischen Vesikeln und der präsynaptischen Membran, wodurch Neurotransmitter in den synaptischen Spalt abgegeben werden. Obwohl hier nur drei Proteine beteiligt sind, wird ein vollständiger SNARE-Komplex in der Form QabcR ausgebildet, weil SNAP-25 zwei Alpha-Helices besitzt und damit gleichzeitig Qb- und Qc-SNARE ist.