SNARE复合体

SNARE复合体（SNARE Complex）是介导细胞内所有膜融合事件，尤其是突触小泡与突触前膜融合（胞吐）的核心蛋白质机器。其名称来源于“可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体”（Soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor Attachment protein REceptor）的首字母缩写。该复合体通过形成高度稳定的四螺旋束，为两个脂质膜的并置和融合提供必要的机械力，是化学性突触传递中递质释放的最终执行者。

1. 核心成员与分类
经典的SNARE蛋白根据其结构和定位，分为两大类：

• 囊泡SNARE（v-SNARE，又称Synaptobrevin）：位于运输囊泡（如突触小泡）的膜上。在神经元中，主要指突触小泡蛋白（Synaptobrevin，亦称VAMP， Vesicle-Associated Membrane Protein）。

• 靶膜SNARE（t-SNARE）：位于目标膜（如突触前膜）上。在神经元突触前末梢，包括：

  • 突触融合蛋白1（Syntaxin 1）：一个跨膜蛋白，具有Habc结构域和SNARE基序。

  • SNAP-25（Synaptosome-Associated Protein of 25 kDa）：一个通过棕榈酰化锚定在膜上的蛋白，提供两个SNARE基序（分别称为N端和C端螺旋）。

2. 结构与组装机制

• SNARE基序：每个SNARE蛋白贡献一个约60-70个氨基酸的α-螺旋结构域，称为SNARE基序。

• 复合体组装：在Munc18和Munc13等调控蛋白的协助下，一个v-SNARE（VAMP）和两个t-SNARE（Syntaxin 1和SNAP-25）的四个SNARE基序（VAMP贡献1个，Syntaxin 1贡献1个，SNAP-25贡献2个）以平行的方式相互缠绕，形成一个高度稳定的、左手螺旋的四螺旋束。

• 拉链式组装与膜并置：SNARE复合体的组装从N端（远离膜锚定端）开始，向C端（靠近膜锚定端）逐步“拉链化”。这个拉链化的过程将囊泡膜与靶膜物理性地拉近，克服脂质双分子层之间的排斥力，最终导致膜融合孔的形成。

3. 在神经递质释放中的作用
在突触前末梢，SNARE复合体的组装和调控是递质量子化释放的关键：

1. 对接与预融合：在静息态，Syntaxin 1通常被其Habc结构域自抑制而关闭。Munc13催化Syntaxin 1的开放，并启动SNARE复合体的部分组装（预融合），使囊泡处于释放就绪状态，成为可释放池的一部分。

2. 钙触发融合：当动作电位引起钙离子内流时，钙传感器突触结合蛋白（Synaptotagmin）与Ca²⁺结合。Ca²⁺-突触结合蛋白与SNARE复合体及磷脂膜相互作用，协同复合体素（Complexin）一起，触发SNARE复合体完成最后的C端拉链化，瞬时形成融合孔，释放递质。

3. 解离与循环：膜融合后，NSF（N-乙基马来酰亚胺敏感因子）蛋白在α/β/γ-SNAP（可溶性NSF附着蛋白）的辅助下，利用ATP水解的能量，将紧密的SNARE复合体解离，使各个SNARE蛋白得以回收并参与下一轮融合循环。

4. 调控与特异性

• 精细调控：SNARE复合体的组装、触发和拆卸受到多层级的精确调控，如突触结合蛋白的钙敏感性、复合体素的“分子夹”作用、以及Munc18/13等蛋白的调节，确保释放的快速性和保真度。

• 特异性：细胞中存在多种SNARE蛋白的同源物（如Syntaxin家族有多种成员，VAMP有1-8等）。不同v-SNARE与t-SNARE的组合，为细胞内不同区室间的膜转运提供了特异性，确保了囊泡能够与正确的靶膜融合。

5. 病理意义
SNARE复合体是多种神经毒素和疾病的直接靶点：

• 细菌神经毒素：肉毒杆菌毒素（BoNT）和破伤风毒素（TeNT）是特异的蛋白水解酶，能切割SNARE蛋白（BoNT可切割VAMP、Syntaxin或SNAP-25；TeNT切割VAMP），不可逆地阻断递质释放，导致弛缓性瘫痪（肉毒中毒）或强直性痉挛（破伤风）。

• 神经系统疾病：SNARE蛋白或其调控蛋白（如突触结合蛋白、复合体素）的基因突变与多种疾病相关，包括某些形式的癫痫、智力障碍、自闭症谱系障碍以及精神分裂症。

关键词（Keywords）

• SNARE复合体 SNARE Complex

• 囊泡SNARE v-SNARE (Synaptobrevin / VAMP)

• 靶膜SNARE t-SNARE (Syntaxin, SNAP-25)

• 膜融合 Membrane Fusion

• 突触结合蛋白 Synaptotagmin

• Munc13 / Munc18

• 神经毒素 Neurotoxin (Botulinum Toxin, Tetanus Toxin)

参考文献

1. Südhof, T. C., & Rothman, J. E. (2009). Membrane fusion: grappling with SNARE and SM proteins. Science, *323*(5913), 474–477.

2. Jahn, R., & Fasshauer, D. (2012). Molecular machines governing exocytosis of synaptic vesicles. Nature, *490*(7419), 201–207.

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4. Südhof, T. C. (2013). Neurotransmitter release: the last millisecond in the life of a synaptic vesicle. Neuron, *80*(3), 675–690.

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6. Söllner, T., et al. (1993). SNAP receptors implicated in vesicle targeting and fusion. Nature, *362*(6418), 318–324. （开创性论文，首次提出SNARE假说）