[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/2021\/01\/26\/fusionsmechanismus-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/2021\/01\/26\/fusionsmechanismus-wikipedia\/","headline":"Fusionsmechanismus – Wikipedia","name":"Fusionsmechanismus – Wikipedia","description":"EIN Fusionsmechanismus ist jeder Mechanismus, durch den Zellfusion oder Virus-Zell-Fusion stattfindet, sowie die Maschinerie, die diese Prozesse erleichtert. 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Zellfusion ist die Bildung einer Hybridzelle aus zwei getrennten Zellen.[1][2]  Sowohl bei der Virus-Zell-Fusion als auch bei der Zell-Zell-Fusion werden drei Hauptma\u00dfnahmen ergriffen: die Dehydratisierung polarer Kopfgruppen, die F\u00f6rderung eines Hemifusionsstiels und das \u00d6ffnen und Ausdehnen von Poren zwischen fusionierenden Zellen.[3]  Virus-Zell-Fusionen treten bei Infektionen mit mehreren Viren auf, die heute gesundheitssch\u00e4dlich sind.  Einige davon sind HIV, Ebola und Influenza.[4]  Zum Beispiel infiziert sich HIV durch Fusion mit den Membranen von Zellen des Immunsystems.  Damit HIV mit einer Zelle fusionieren kann, muss es in der Lage sein, an die Rezeptoren CD4, CCR5 und CXCR4 zu binden.  Die Zellfusion tritt auch in einer Vielzahl von S\u00e4ugetierzellen auf, einschlie\u00dflich Gameten und Myoblasten.[5]  Table of ContentsVirale Mechanismen[edit]Fusogene[edit]Klasse I Fusogene[edit]Klasse II Fusogene[edit]Klasse III Fusogene[edit]Klasse IV Fusogene[edit]Klasse I – III Mechanismus[edit]S\u00e4ugetierzellfusionsmechanismen[edit]Programmierung des fusionskompetenten Status[edit]Monozyten, Makrophagen und Osteoklasten[edit]Haploide Zellen[edit]Chemotaxis[edit]Membranhaftung[edit]Membranfusion[edit]Zur\u00fccksetzen nach der Fusion[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]Virale Mechanismen[edit]Fusogene[edit]Proteine, die es Virus- oder Zellmembranen erm\u00f6glichen, Fusionsbarrieren zu \u00fcberwinden, werden als Fusogene bezeichnet.  Fusogene, die an den Fusionsmechanismen von Virus zu Zelle beteiligt sind, waren die ersten dieser Proteine, die entdeckt wurden.[6]  Virale Fusionsproteine \u200b\u200bsind notwendig, damit eine Membranfusion stattfinden kann.  Es gibt Hinweise darauf, dass Vorfahren von S\u00e4ugetieren diese Proteine \u200b\u200binfolge einer Infektion m\u00f6glicherweise in ihre eigenen Zellen eingebaut haben.  Aus diesem Grund werden \u00e4hnliche Mechanismen und Maschinen bei der Zell-Zell-Fusion eingesetzt.[7]In Reaktion auf bestimmte Reize, wie einen niedrigen pH-Wert oder die Bindung an zellul\u00e4re Rezeptoren, \u00e4ndern diese Fusogene die Konformation.  Die Konformations\u00e4nderung erm\u00f6glicht die Freilegung von hydrophoben Regionen der Fusogene, die normalerweise aufgrund energetisch ung\u00fcnstiger Wechselwirkungen mit dem Cytosol oder der extrazellul\u00e4ren Fl\u00fcssigkeit intern verborgen w\u00e4ren.  Diese hydrophoben Regionen sind als Fusionspeptide oder Fusionsschleifen bekannt und sie sind f\u00fcr die Verursachung einer lokalisierten Membraninstabilit\u00e4t und -fusion verantwortlich.  Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die folgenden vier Klassen von Fusogenen an Virus-Zell- oder Zell-Zell-Fusionen beteiligt sind.[4]  Klasse I Fusogene[edit]Diese Fusogene sind trimer, was bedeutet, dass sie aus drei Untereinheiten bestehen.  Ihre Fusionsschleifen sind intern an den \u00dcberg\u00e4ngen der Monomere verborgen, bevor die Fusion stattfindet.  Sobald die Fusion abgeschlossen ist, falten sie sich wieder in eine andere trimere Struktur als die Struktur, die sie vor der Fusion hatten.  Diese Fusogene zeichnen sich durch eine Gruppe von sechs \u03b1-Helices in ihrer Postfusionsstruktur aus.  Diese Klasse von Fusogenen enth\u00e4lt einige der Proteine, die von Influenza, HIV, Coronaviren und Ebola w\u00e4hrend der Infektion verwendet werden.  Diese Klasse von Fusogenen umfasst auch Syncytine, die in S\u00e4ugetierzellfusionen verwendet werden.[4][8]Klasse II Fusogene[edit]Im Gegensatz zu Fusogenen der Klasse I enthalten Fusogene der Klasse II mehrere \u03b2-Faltenbl\u00e4tter.  Diese Proteine \u200b\u200bsind auch trimer und nehmen an der Insertion von Fusionsschleifen in die Zielmembran teil.  Ihre Konformations\u00e4nderungen sind das Ergebnis einer Exposition gegen\u00fcber sauren Umgebungen.[4]Klasse III Fusogene[edit]Fusogene der Klasse III sind an Virus-Zell-Fusionen beteiligt.  \u00c4hnlich wie Fusogene in den beiden vorhergehenden Klassen sind diese Proteine \u200b\u200btrimer.  Sie enthalten jedoch sowohl \u03b1-Helices als auch \u03b2-Faltenbl\u00e4tter.  W\u00e4hrend der Zellfusion dissoziieren die Monomere dieser Proteine, kehren jedoch nach Abschluss der Fusion zu einer anderen trimeren Struktur zur\u00fcck.  Sie sind auch an der Einf\u00fchrung von Fusionsschleifen in die Membran beteiligt.[4]Klasse IV Fusogene[edit]Diese reoviralen Zell-Zell-Fusogene enthalten Fusionsschleifen, die die Zellfusion induzieren k\u00f6nnen.  Sie bilden polymere Strukturen, um die Fusion von Membranen zu induzieren.  Reoviren haben selbst keine Membranen, daher sind Fusogene der Klasse IV normalerweise nicht an der traditionellen Virus-Zell-Fusion beteiligt.  Wenn sie jedoch auf der Oberfl\u00e4che von Zellen exprimiert werden, k\u00f6nnen sie eine Zell-Zell-Fusion induzieren.[4]  Klasse I – III Mechanismus[edit]Die Fusogene der Klassen I – III weisen viele strukturelle Unterschiede auf.  Die Methode, mit der sie die Membranfusion induzieren, ist jedoch mechanistisch \u00e4hnlich.  Bei Aktivierung bilden alle diese Fusogene l\u00e4ngliche trimere Strukturen und vergraben ihre Fusionspeptide in der Membran der Zielzelle.  Sie sind in der Virusmembran durch hydrophobe Transmembranregionen gesichert.  Diese Fusogene falten sich dann in sich zusammen und bilden eine Struktur, die an eine Haarnadel erinnert.[4]  Diese Faltungswirkung bringt die Transmembranregion und die Fusionsschleife nebeneinander.  Folglich werden auch die Virusmembran und die Zielzellmembran eng zusammengezogen.[6]  Wenn die Membranen n\u00e4her zusammengebracht werden, werden sie dehydriert, wodurch die Membranen in Kontakt gebracht werden k\u00f6nnen.[3]  Wechselwirkungen zwischen hydrophoben Aminos\u00e4ureresten und den benachbarten Membranen bewirken eine Destabilisierung der Membranen.  Dies erm\u00f6glicht es den Phospholipiden in der \u00e4u\u00dferen Schicht jeder Membran, miteinander zu interagieren.  Die \u00e4u\u00dferen Bl\u00e4ttchen der beiden Membranen bilden einen Hemifusionsstiel, um energetisch ung\u00fcnstige Wechselwirkungen zwischen hydrophoben Phospholipidschw\u00e4nzen und der Umwelt zu minimieren.  Dieser Stiel dehnt sich aus und erm\u00f6glicht die Wechselwirkung der inneren Bl\u00e4ttchen jeder Membran.  Diese inneren Bl\u00e4ttchen verschmelzen dann und bilden eine Fusionsporen.  Zu diesem Zeitpunkt beginnen sich die zytoplasmatischen Komponenten der Zelle und des Virus zu vermischen.  Wenn sich die Fusionsporen ausdehnen, ist die Virus-Zell-Fusion abgeschlossen.[6]S\u00e4ugetierzellfusionsmechanismen[edit]Obwohl die verschiedenen Fusionen zwischen S\u00e4ugetierzellen sehr unterschiedlich sind, treten bei den meisten dieser Fusionsereignisse f\u00fcnf Stadien auf: “Programmieren des Status der Fusionskompetenz, Chemotaxis, Membranadh\u00e4sion, Membranfusion und Zur\u00fccksetzen nach der Fusion”.[5]Programmierung des fusionskompetenten Status[edit]Dieser erste Schritt, auch als Priming bezeichnet, umfasst die notwendigen Ereignisse, die stattfinden m\u00fcssen, damit die Zellen fusionieren k\u00f6nnen.  Damit eine Zelle fusionskompetent wird, muss sie die Zusammensetzung ihrer Membran manipulieren, um die Membranfusion zu erleichtern.  Es muss auch die notwendigen Proteine \u200b\u200bkonstruieren, um die Fusion zu vermitteln.  Schlie\u00dflich muss es Hindernisse f\u00fcr die Fusion beseitigen.  Beispielsweise k\u00f6nnte sich eine Zelle von der extrazellul\u00e4ren Matrix befreien, um der Zelle mehr Beweglichkeit zu erm\u00f6glichen, um die Fusion zu erleichtern.[5]Monozyten, Makrophagen und Osteoklasten[edit]Monozyten und Makrophagen k\u00f6nnen als Reaktion auf Zytokine, die Protein-Signalmolek\u00fcle sind, fusionskompetent werden.  Einige Interleukine veranlassen Monozyten und Makrophagen, sich zu Fremdk\u00f6rper-Riesenzellen als Teil der Immunantwort eines K\u00f6rpers zu verschmelzen.  Beispielsweise kann Interleukin-4 die Aktivierung des Transkriptionsfaktors STAT6 durch Phosphorylierung f\u00f6rdern.  Dies kann dann die Expression der Matrix-Metalloproteinase 9 (MMP9) ausl\u00f6sen.[5]  MMP9 kann Proteine \u200b\u200bin der extrazellul\u00e4ren Matrix abbauen, was das Priming von Makrophagen f\u00fcr die Fusion unterst\u00fctzt.[7]Osteoklasten sind mehrkernige knochenresorbierende Zellen.  Sie werden durch die Fusion differenzierter Monozyten gebildet, \u00e4hnlich wie Fremdk\u00f6rper-Riesenzellen.  Die Molek\u00fcle, die die Fusionskompetenz in Makrophagen induzieren, die dazu bestimmt sind, Osteoklasten zu werden, unterscheiden sich jedoch von denen, die die Bildung von Fremdk\u00f6rper-Riesenzellen f\u00f6rdern.  Beispielsweise reguliert der Transkriptionsfaktor NFATC1 Gene, die f\u00fcr die Differenzierung von Osteoklasten spezifisch sind.[5]Haploide Zellen[edit]Die Bildung von Zygoten ist ein entscheidender Schritt bei der sexuellen Fortpflanzung und h\u00e4ngt von der Fusion von Spermien und Eizellen ab.  Folglich m\u00fcssen diese Zellen vorbereitet werden, um Fusionskompetenz zu erlangen.  Phosphatidylserin ist ein Phospholipid, das sich normalerweise auf der inneren Schicht der Zellmembran befindet.  Nach dem Primen der Spermien befindet sich Phosphatidylserin auf der \u00e4u\u00dferen Packungsbeilage der Membran.  Es wird angenommen, dass dies zur Stabilisierung der Membran am Kopf des Spermas beitr\u00e4gt und dass es eine Rolle dabei spielen kann, dass das Sperma in die Zona pellucida gelangt, die die Eizellen bedeckt.  Dieser ungew\u00f6hnliche Ort von Phosphatidylserin ist ein Beispiel f\u00fcr eine Membranumstrukturierung w\u00e4hrend des Primings f\u00fcr die Zellfusion.[5]Chemotaxis[edit]Chemotaxis ist der Rekrutierungsprozess als Reaktion auf das Vorhandensein bestimmter Signalmolek\u00fcle.  Zellen, die zur Fusion bestimmt sind, werden \u00fcber Chemotaxis voneinander angezogen.  Zum Beispiel werden Spermien durch Signalisierung durch Progesteron von der Eizelle angezogen.[5]  In \u00e4hnlicher Weise k\u00f6nnen Myoblasten im Muskelgewebe f\u00fcr die Fusion durch IL-4 rekrutiert werden.[7]Membranhaftung[edit]Bevor Zellen fusionieren k\u00f6nnen, m\u00fcssen sie miteinander in Kontakt stehen.  Dies kann durch Zellerkennung und -anlagerung durch zellul\u00e4re Maschinen erreicht werden.[5]Syncytin-1 ist ein Fusogen der Klasse I, das an der Fusion von Zellen zur Bildung von Osteoklasten beim Menschen beteiligt ist.[9]  W\u00e4hrend der fr\u00fchen Wirkungen von Klasse-I-Fusogenen bei der Zellfusion f\u00fcgen sie ihre Fusionsschleifen in eine Zielmembran ein.  Folglich ist die Wirkung von Syncytin-1 ein Beispiel f\u00fcr die Membranadh\u00e4sion, da es die beiden Zellen miteinander verbindet, um sie f\u00fcr die Fusion vorzubereiten.[6]  Dieser Schritt umfasst auch die Dehydratisierung der Membranen am Ort der Fusion.  Dies ist notwendig, um den f\u00fcr die Fusion erforderlichen Energiebedarf zu \u00fcberwinden und um sicherzustellen, dass sich die Membranen in unmittelbarer N\u00e4he befinden, damit die Fusion stattfinden kann.[3]Membranfusion[edit]Die Membranfusion ist durch die Bildung einer Fusionspore gekennzeichnet, die es dem inneren Inhalt beider Zellen erm\u00f6glicht, sich zu vermischen.[5]  Dies wird zuerst durch Mischen von Lipiden der \u00e4u\u00dferen Schichten der Schmelzmembranen erreicht, die einen Hemifusionsstiel bilden.[6]  Dann k\u00f6nnen die inneren Bl\u00e4ttchen interagieren und verschmelzen, wodurch ein offener Spalt entsteht, in dem die Membranen verschmolzen sind.  Diese L\u00fccke ist die Fusionspore.  Dieser Prozess wird durch Fusogene vermittelt.[5]  Fusogene sind bei S\u00e4ugetieren hoch konserviert, und es wird vermutet, dass S\u00e4ugetiere sie nach einer Infektion mit Retroviren adoptierten.[7]  Da sie hoch konserviert sind, erf\u00fcllen sie ihre Aufgabe \u00fcber einen \u00e4hnlichen Mechanismus wie den zuvor beschriebenen viralen Fusogenen.[6]  Es wird vermutet, dass die Aktinpolymerisation und andere Wirkungen des Zytoskeletts dazu beitragen k\u00f6nnten, die Fusionsporen zu erweitern, um die Fusion zu vervollst\u00e4ndigen.[5]Zur\u00fccksetzen nach der Fusion[edit]Nach Abschluss der Fusion muss die zur Fusion verwendete Maschinerie zerlegt oder ver\u00e4ndert werden, um eine Fusion der neuen mehrkernigen Zelle mit mehr Zellen zu vermeiden.[5]  Ein Beispiel hierf\u00fcr ist die endg\u00fcltige Trimerstruktur, die von Fusogenen der Klassen I, II und III angenommen wird.  Sie nehmen jeweils eine Struktur an, die sich deutlich von ihrer Form vor der Fusion unterscheidet.[4]  Dies ver\u00e4ndert wahrscheinlich ihre Aktivit\u00e4t und verhindert, dass sie eine weitere Fusion initiieren.Siehe auch[edit]Verweise[edit]^ [1] Archiviert 6. April 2006 an der Wayback-Maschine^ Glossar der Biotechnologie und Gentechnik.  Fao.org.  Abgerufen am 2011-05-04.^ ein b c Hern\u00e1ndez, Javier M.;  Podbilewicz, Benjamin (15.12.2017). “Die Kennzeichen der Zell-Zell-Fusion”. Entwicklung. 144 (24): 4481\u20134495.  doi:10.1242 \/ dev.155523.  ISSN 0950-1991.  PMID 29254991.^ ein b c d e f G h Podbilewicz, Benjamin (11.10.2014).  “Virus- und Zellfusionsmechanismen”. Jahresr\u00fcckblick Zell- und Entwicklungsbiologie. 30 (1): 111\u2013139.  doi:10.1146 \/ annurev-cellbio-101512-122422.  ISSN 1081-0706.  PMID 25000995.  S2CID 3394179.^ ein b c d e f G h ich j k l Zellfusion bei Gesundheit und Krankheit.  Ich, Zellfusion in der Gesundheit.  Dittmar, Thomas., Z\u00e4nker, Kurt S. Dordrecht: Springer.  2011. S. 34\u201352.  ISBN 9789400707634.  OCLC 719363218.CS1-Wartung: andere (Link)^ ein b c d e f Segev, Nadav;  Avinoam, Ori;  Podbilewicz, Benjamin (23. April 2018). “Kurzanleitung Fusogene”. Aktuelle Biologie. 28 (8): R378 – R380.  doi:10.1016 \/ j.cub.2018.01.024.  PMID 29689218 – \u00fcber Elsevier Science Direct.^ ein b c d Zellfusionen: Regulation und Kontrolle.  Larsson, Lars-Inge.  Dordrecht: Springer Science + Business Media BV 2011. pp. 10\u201311, 240. ISBN 9789048197729.  OCLC 694733891.CS1-Wartung: andere (Link)^ Walls, Alexandra C.;  Tortorici, M. Alejandra;  Bosch, Berend-Jan;  Frenz, Brandon;  Rottier, Peter JM;  DiMaio, Frank;  Rey, F\u00e9lix A.;  Veesler, David (8. Februar 2016). “Kryo-Elektronenmikroskopie-Struktur eines Coronavirus-Spike-Glykoprotein-Trimers”. Natur. 531 (7592): 114\u2013117.  Bibcode:2016Natur.531..114W.  doi:10.1038 \/ nature16988.  PMC 5018210.  PMID 26855426.^ Ethiraj, Purushoth;  Link, Jessica R.;  Sinkway, James M.;  Brown, Gabriella D.;  Parler, William A.;  Reddy, Sakamuri V. (2018-03-25).  “Mikrogravitationsmodulation der Syncytin-A-Expression verst\u00e4rkt die Osteoklastenbildung”. Journal of Cellular Biochemistry. 119 (7): 5696\u20135703.  doi:10.1002 \/ jcb.26750.  ISSN 0730-2312.  PMID 29388695.  S2CID 4326836."},{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BreadcrumbList","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/#breadcrumbitem","name":"Enzyklop\u00e4die"}},{"@type":"ListItem","position":2,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki16\/2021\/01\/26\/fusionsmechanismus-wikipedia\/#breadcrumbitem","name":"Fusionsmechanismus – Wikipedia"}}]}]