突触体相关蛋白，25-KD；SNAP25
突触体相关蛋白 25
SNAP
HGNC 批准的基因符号：SNAP25
细胞遗传学定位：20p12.2 基因组坐标（GRCh38）：20:10,218,830-10,307,418（来自 NCBI）
▼ 说明
细胞内囊泡在细胞区室之间移动，并通过膜融合将其特定的货物递送至目标膜。货物递送和膜融合的特异性部分是通过囊泡 v-SNARE（可溶性 N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体）与靶膜 t-SNARE 的配对来控制的，例如 SNAP25（McNew 等人总结） ., 2000）。
▼ 克隆与表达
Snap25 首先被研究为在小鼠海马中优先表达的神经元特异性基因。Zhu et al.（1994）指出它是一种突触前质膜蛋白，在突触小泡膜对接和融合途径中发挥重要作用。赵等人（1994）在通过改进的差异杂交分析筛选人脑特异性cDNA时，发现了一个在成人脑中高度特异性表达的克隆，从其序列来看显然是小鼠Snap25的人类同源物。从人和小鼠基因序列预测的蛋白质显示出完美的氨基酸序列保守性。SNAP25 是一种由 206 个氨基酸组成的 25 kD 蛋白质。
Bark和Wilson（1994）从人颞叶皮层和胎脑cDNA文库中克隆了SNAP25的2个亚型，SNAP25a和SNAP25b。这些变体是通过 2 个不同但同源的外显子 5a 和 5b 的选择性剪接产生的，每个外显子编码 39 个氨基酸。这 2 个异构体在一个结构域中有 9 个氨基酸不同，该结构域是后棕榈酰化的底物。人类 SNAP25a 和 SNAP25b 与鸡和小鼠中各自的同源物具有 100% 的氨基酸同一性。Bark和Wilson（1994）指出Snap25a和Snap25b在小鼠大脑中表现出发育和解剖学上不同的表达模式。
Grabs等人（1996）证明了SNAP25存在于视网膜中的传统突触末端中，而带状突触则不存在，而带状突触在信息从感光细胞向中枢神经系统的传递中发挥着关键作用。
Gonelle-Gispert et al.（1999）发现Snap25a和Snap25b在啮齿类胰岛素分泌细胞系中均有表达。两种蛋白质均在质膜和核周区域表达。
▼ 基因功能
Gonelle-Gispert et al.（1999）指出，老鼠Snap25a和Snap25b诱导仓鼠胰岛素瘤细胞系Ca（2+）依赖性胰岛素分泌。用肉毒神经毒素E处理细胞导致Snap25裂解并抑制Ca（2+）诱导的胰岛素分泌。
脂质双层融合是由位于囊泡膜（v-SNAREs）和靶膜（t-SNAREs）上的SNARE介导的。另请参见 603215。组装的 v-SNARE/t-SNARE 复合体由一束 4 个螺旋组成，其中 1 个由 v-SNARE 提供，另外 3 个由 t-SNARE 提供。对于质膜上的 t-SNARE，突触融合蛋白（参见突触融合蛋白 1A, 186590）提供 1 个螺旋，SNAP25 蛋白提供另外 2 个螺旋。尽管细胞内膜上有许多与突触融合蛋白同源的蛋白，酵母中只有 2 个 SNAP25 相关蛋白，Sec9 和 Spo20，两者都定位于质膜，分别在分泌和孢子形成中发挥作用。Fukuda et al.（2000）表明，细胞内t-SNARE是由与突触融合融合蛋白同源的重链和2条孤立的非突触蛋白轻链构建的，并得出结论，SNAP25可能因此是例外而不是规则，源自编码单独轻链的基因，这些轻链在进化过程中融合，产生编码 1 个具有 2 个螺旋的蛋白质的单个基因。
McNew 等人（2000）测试了酵母基因组中编码的所有潜在 v-SNARE 通过与标记高尔基体、液泡和质膜的 t-SNARE 配合来触发融合的能力。McNew et al.（2000）发现，在很大程度上，细胞内的膜流动模式是由其分离的 SNARE 蛋白编码和再现的，正如 SNARE 假说所预测的那样。突触融合蛋白Sso1的异二聚体与突触融合蛋白1A同源，Sec9与SNAP25同源，是酵母质膜的t-SNARE，Snc2与VAMP2同源（185881） ，作为其同源 v-SNARE。因此，酵母质膜 t-SNARE 复合体与其神经元对应物非常相似（Weber et al., 1998）。
神经元胞吐作用由钙触发，需要 3 种 SNARE 蛋白：突触小泡上的 synaptobrevin（参见 185880），以及质膜上的突触蛋白融合和 SNAP25。神经元 SNARE 蛋白形成平行的 4 螺旋束，被认为可以驱动相对膜的融合。Hu et al.（2002）证明，虽然目标膜中的突触融合蛋白和SNAP25可以自由地用于SNARE复合物的形成，但突触小泡上的突触短蛋白的可用性非常有限。微摩尔浓度的钙会触发 SNARE 复合物的形成以及突触小泡和重建靶膜之间的融合。尽管钙确实促进相对膜之间 SNARE 蛋白的相互作用，但它不会通过从突触小泡限制中释放突触短蛋白来发挥作用。Hu et al.（2002）得出的结论是，他们的数据表明了一种机制，其中钙触发的膜并置使突触融合蛋白和SNAP25与突触短蛋白结合，导致膜融合。
Ji et al.（2002）发现SNAP25与仓鼠胰岛素瘤细胞系中的延迟整流K+通道相互作用，特别是通过Kv1.1（KCNA1；176260）子单元。SNAP25 的过表达或外源应用重组 SNAP25 抑制通道活性。肉毒杆菌神经毒素 A 轻链对 SNAP25 的裂解解除了抑制作用。Ji等人（2002）得出结论，SNAP25不仅通过参与胞吐SNARE复合体介导分泌，而且还通过其与延迟整流K+通道的相互作用来调节膜电位和钙进入。
SNARE 蛋白通常面向细胞质，在细胞质内它们的螺旋结构域可以配对以连接膜以进行融合。为了确定 SNARE 是否可以融合细胞，Hu 等人（2003）翻转了它们的方向并改造了同源细胞以表达 v- 或 t-SNARE。Hu et al.（2003）发现细胞表面表达v-（VAMP2）和t-SNARE（突触融合蛋白-1A和SNAP25）相互作用域的细胞自发融合，证明SNARE足以融合生物膜。
Tucker et al.（2004）研究了突触结合蛋白I（SYT1；185605）对神经元 SNARE 蛋白 SNAP25、突触融合蛋白（参见 186590）和 synaptobrevin（参见 185880）介导的膜融合进行研究，这些蛋白被重构为囊泡。在钙存在的情况下，当突触短蛋白密度与天然突触小泡中发现的密度相似时，SYT1 的细胞质结构域会强烈刺激膜融合。SYT1 刺激的融合的钙依赖性通过囊泡脂质成分的变化和模拟肉毒杆菌神经毒素 A 裂解 SNAP25 的截断来调节。通过破坏钙结合活性或通过切断串联来消除融合的刺激SYT1 的 C2 结构域。因此，SYT1 和 SNARE 可能代表钙触发胞吐作用的最小蛋白质补充。
An 和 Almers（2004）使用荧光版本的 SNAP25 监测了体内 SNARE 复合物的形成。在大鼠 PC12 嗜铬细胞瘤细胞中，他们发现了突触融合蛋白-SNAP25 复合物的证据，该复合物以高亲和力形成，仅需要 SNAP25 的氨基末端 SNARE 基序，耐受阻止其他突触融合蛋白-SNAP25 复合物形成的突变，并且当钙在去极化过程中进入细胞时可逆地组装。
Nagy et al.（2004）确定哺乳动物Snap25a和Snap25b是蛋白激酶A（PKA；PKA）的靶标；参见 176911），神经分泌的关键调节因子，可启动缓慢释放的分泌囊泡池和易于释放的分泌囊泡池。Snap25a 或 Snap25b 中模拟 Snap25 磷酸化或去磷酸化的突变分别反映了 PKA 激活和抑制的效果。Snap25a 似乎是嗜铬细胞中的主要功能亚型。结果表明，Snap25a 直接调节缓慢释放的囊泡库的大小。
Sakaba等人（2005）利用大鼠Held突触前末端的大花萼证明，梭菌神经毒素对不同SNARE蛋白的裂解引起神经递质释放的明显动力学变化。当使用笼状钙直接提高突触前末端的钙离子浓度时，肉毒杆菌毒素 A 裂解 SNAP25 导致钙释放敏感性大幅降低，而使用肉毒杆菌毒素 C1 裂解突触蛋白和使用破伤风裂解突触蛋白毒素产生全有或全无的阻断，而不改变剩余囊泡的动力学。当钙通过通道流入刺激释放时，肉毒杆菌毒素 C1 和破伤风毒素之间出现了差异，这表明突触短蛋白的裂解改变了通道和具有释放能力的囊泡之间的耦合。
G蛋白偶联受体的激活可以通过直接抑制Ca（2+）内流以及通过远离Ca（2+）进入的机制来抑制Ca（2+）依赖性激素和神经递质分泌。Blackmer et al.（2005）发现Snap25介导G蛋白β的抑制作用（参见GNB1；139380）-γ（见GNG2；606981）大鼠PC12细胞中的二聚体。他们得出结论，G蛋白β-γ通过干扰Ca（2+）触发的融合机制来抑制胞吐作用。
Gerachshenko et al.（2005）发现用肉毒杆菌神经毒素A或含有肉毒杆菌神经毒素A释放的Snap25的9个C端氨基酸的合成肽处理七鳃鳗中央突触可阻止G蛋白β-γ介导的神经递质抑制发布。他们得出结论，SNAP25 的 C 末端将突触结合蛋白 I 连接到 SNARE 复合物，可能代表 G 蛋白 β-γ 突触前抑制的靶点。
Pobbati et al.（2006）发现，当使用稳定的突触融合蛋白/SNAP25受体复合物时，脂质体融合显着加速。因此，SNARE 确实具有以神经元分泌所需的速度执行融合的能力，这表明受体复合物的维持是生物融合反应的关键步骤。
Mohrmann et al.（2010）使用滴定法来研究完整培养的嗜铬细胞中囊泡融合所需的 SNARE 复合物的数量。野生型 SNAP25 和不能支持胞吐作用的突变体的同时表达逐渐改变了融合动力学和融合孔开放，表明两种蛋白组装成异聚融合复合物。表达不同的野生型与突变体比率揭示了快速（同步）融合的三次幂关系和整体释放的近线性关系。因此，Mohrmann et al.（2010）得出结论，通常在突触和神经感觉细胞中观察到的快速融合需要至少 3 个功能性 SNARE 复合物，而较少的复合物可能会发生较慢的释放。SNARE 复数的异质性可以解释囊泡释放概率的异质性。
Shi等人（2012）使用体外膜融合和胞吐作用测定，将含有大鼠突触融合蛋白-1A和小鼠Snap25的t-SNARE复合物的脂质体与含有小鼠v-SNARE Vamp2的扁平纳米圆盘蛋白脂质颗粒配对。他们发现，单个 Vamp2 蛋白可以介导有效的 SNARE 复合物形成、囊泡融合以及脂质体和纳米盘之间的脂质混合，但不能介导孔形成或脂质体货物的释放。货物释放对脂质体和纳米盘之间形成的 SNARE 复合物的数量高度敏感，并且最大流出量需要每个纳米盘 3 或 4 个 Vamp2 蛋白。嵌合蛋白的使用表明，VAMP2 的跨膜跨膜结构域通过稳定 VAMP2 和 t-SNARE 之间形成的新生融合孔，介导囊泡内容物的有效释放。Shi等人（2012）得出结论，膜融合只需要膜之间有一个SNARE复合体，但孔的形成、扩大和稳定以及有效的货物流出需要多个SNARE复合体。
▼ 生化特征
晶体结构
Breidenbach和Brunger（2004）报道了梭菌神经毒素内肽酶与其靶标SNARE复合物的第一个结构，分辨率为2.1埃：肉毒杆菌神经毒素A血清型蛋白酶与人SNAP25结合。该结构与酶动力学数据一起揭示了一系列决定底物特异性的外部位点。底物方向与一般锌依赖性金属蛋白酶嗜热菌蛋白酶的底物方向相似。Breidenbach 和 Brunger（2004）在底物结合时观察到毒素催化口袋附近的显着结构变化，可能有助于使蛋白酶具有催化能力。
Stein等（2009）报道了神经元SNARE复合体的X射线结构，该复合体由大鼠突触融合蛋白-1A、Snap25和synaptobrevin-2（VAMP2）的SNARE基序组成，C端连接子和突触融合蛋白-1A 和 synaptobrevin-2 的跨膜区域，分辨率为 3.4 埃。该结构表明，组装过程超出了已知的核心 SNARE 复合体，产生了连续的螺旋束，该螺旋束通过接头区域中的侧链相互作用进一步稳定。结果表明，SNARE 组装的最后阶段与膜合并直接相关。
物理化学
高等人（2012）使用光镊在无细胞重建实验中实时观察了人们长期寻找的 SNARE 组装中间体，其中仅组装了膜远端氨基末端的一半。他们的发现支持了拉链假说，但表明拉链是通过束和接头结构域的氨基端和羧基端半部分中的 3 个连续的二元开关进行的，而不是连续的。半拉链中间体通过外部施加的力来稳定，该力模拟了被迫融合的并列膜之间的排斥力。然后，该中间体迅速有力地压缩，释放出 36 k（B）T 的自由能（其中 k（B） 是玻尔兹曼常数，T 是温度）来介导聚变。
▼ 测绘
Maglott et al.（1996）通过对辐射杂种的研究，将SNAP基因分配到细胞遗传学图谱中对应于20p11.2的染色体20的区域。老鼠Snap基因先前已被定位到老鼠染色体2。Maglott et al.（1996）发现该区域的3个人类基因的顺序如下：pter-SNAP-PCSK2（162151）-THBD（188040） -岑；这些基因座在小鼠中的顺序是相同的。
▼ 分子遗传学
先天性肌无力综合症 18
一名患有先天性肌无力综合征-18（CMS18; Shen et al.（2014）在SNAP25基因（I67N；616330）中发现了一个新的杂合错义突变（I67N；616330）。600322.0001）。该突变影响 SNAP25b 同工型，是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实。
关联待确认
Feng等人（2005）在186个拥有234名ADHD儿童的加拿大家庭中筛选了SNAP25多态性，其中一些是Barr等人（2000）之前报道过的，并且在来自南加州的99个拥有102名ADHD儿童的家庭的孤立样本中筛选了SNAP25多态性。在加拿大样本中观察到 4 个标记物的显着结果，但在孤立样本中却没有观察到显着结果。对加拿大样本中多动/冲动和注意力不集中维度的定量分析发现，这两种行为特征都与 SNAP25 相关。Feng et al.（2005）指出，不同的结果可能是由于样本的选择标准、种族、药物反应和其他临床特征的差异造成的。
▼ 动物模型
Sorensen et al.（2003）发现，在 Snap25-null 小鼠的胎儿嗜铬细胞中，囊泡对接持续存在，但引发的囊泡库是空的，并且钙触发的快速释放被取消。除了融合孔的持续时间较短之外，单个囊泡融合事件是正常的。Snap25b 的过表达诱导比 Snap25a 更大的引发囊泡池。Sorensen 等人（2003）得出结论，SNAP25 亚型在稳定处于引发状态的囊泡的能力方面有所不同。
在诱变筛选中，Jeans et al.（2007）鉴定出了“盲醉”（Bdr）突变体，其特征是轻微的共济失调，而外观、发育和大脑形态则基本正常。行为测试表明，盲醉小鼠的感觉运动门控受损，这是精神分裂症表型（181500）的一个组成部分，与感觉处理改变有关。对盲醉小鼠的遗传分析发现，Snap25 的 b 亚型存在显性的 ile67-to-thr（I67T）错义突变。该突变不会改变成年突变小鼠大脑中 Snap25b 的表达水平或模式，但它通过在 Snap25b 及其复合物内的结合伙伴之间形成 2 个额外的氢键来增加 SNARE 复合物的稳定性。电生理分析显示，盲醉小鼠的谷氨酸自发、组成性释放受到损害。对小鼠胰腺β细胞的进一步分析表明，I67T 突变损害了胞吐囊泡循环和颗粒胞吐作用，并降低了诱发皮质兴奋性突触后电位的幅度。
Oliver and Davies（2009）研究了可变产前应激（PNS）对 2 个 Snap25 基因突变小鼠品系的影响：Bdr 点突变小鼠和杂合 Snap25 基因敲除小鼠。除了评估与精神分裂症的精神病、认知和消极方面相关的成人行为表型外，还分析了新生儿发育。PNS 影响所有动物的特定焦虑相关行为。先前在 Bdr 突变体中注意到的感觉运动门控缺陷在 PNS 的作用下显着增强，而抗精神病药物可以逆转这种缺陷。仅在来自应激母体的 Bdr 动物中观察到社交互动异常，但在野生型同窝动物或来自非应激母亲的突变体中未观察到。Oliver and Davies（2009）得出的结论是，通过将突触小鼠点突变体与受控的产前应激源范式相结合，可能会产生经过修改的和以前未见过的表型，从而对与研究相关的遗传学和环境之间的相互作用产生新的见解。精神疾病。
▼ 等位基因变异体（1个精选示例）：
.0001 先天性肌无力综合症，18 ，伴有智力障碍和共济失调（1 名患者）
SNAP25、ILE67ASN
一名患有先天性肌无力综合征-18（CMS18; Shen et al.（2014）在 SNAP25 基因的外显子 5 上发现了一个从头杂合的 c.200T-A 颠换（c.200T-A, NM_130811.2），导致 ile67- 616330）患有智力障碍和共济失调。在高度保守的残基处进行 to-asn（I67N） 取代，该残基指向组装的 SNARE 复合物的卷曲螺旋结构的中心。该突变影响 SNAP25b 同工型，是通过全外显子组测序发现的，并通过桑格测序证实。它不存在于外显子组变异服务器、1000 基因组计划或 dbSNP 数据库中。体外脂质体融合实验表明，I67N突变体干扰钙诱导的融合，将突变体转染至嗜铬细胞中显示其抑制含儿茶酚胺囊泡的胞吐作用。该突变发挥了显性失活效应，Shen et al.（2014）得出结论，它抑制了突触小泡的胞吐作用。
