Fusion membranaire : protéines SNARE
Protéines R-SNARE : VAMP
VAMP7 : rôles

Fusion des lysosomes

1. VAMP7 est impliqué dans la fusion des lysosomes :

• 

  avec la membrane plasmique, i.e. accompagné par la syntaxine 4 et SNAP-23,
• avec les phagosomes (TI-VAMP/VAMP7 is required for optimalphagocytosis of opsonised particlesin macrophages 2004),
• avec les autophagosomes ( VAMP7 et autophagosomes).

La livraison des cargos aux lysosomes s'effectue par le processus " kiss-and-run " (Organelle tethering, pore formation and SNARE compensation in the late endocytic pathway 2021).

2. Par exemple, le domaine longin de VAMP7 interagit avec la sous-unité δ de l'adaptine AP-3, qui cible VAMP7 (Structural Basis of the Intracellular Sorting of the SNARE VAMP7 by the AP3 Adaptor Complex 2012) :

• sur les vésicules synaptiques,
• sur les endosomes tardifs/lysosomes.

3. Après fusion des compartiments vésiculaires avec la membrane plasmique, i.e. par exemple lors de la réparation de la membrane ou de la croissance des neurites, VAMP7 doit être recyclé vers son emplacement initial par endocytose (mécanisme moméculaire de l'exocytose lysosomale).

a. L'endocytose clathrine-dépendante de VAMP7 implique directement l'interaction du domaine longin avec un autre adaptateur de clathrine, Hrb (HIV Rev-binding protein ou AGFG1), pour la récupération efficace de VAMP7 par la membrane plasmique (Role of HRB in Clathrin-dependent Endocytosis 2008 et Molecular Basis for the Sorting of the SNARE VAMP7 into Endocytic Clathrin-Coated Vesicles by the ArfGAP Hrb 2008).

• AP-3 et Hrb se lient toutes deux à la même région du domaine longin, région également impliquée dans son interaction avec le domaine SNARE (Structural Basis of the Intracellular Sorting of the SNARE VAMP7 by the AP3 Adaptor Complex 2012).
• AP-3 et Hrb ne peuvent se lier que lorsque VAMP7 est dans sa conformation ouverte (Tickets to ride: selecting cargo for clathrin-regulated internalization 2009).

b. Le long de cette route de trafic, VAMP7 doit être conservé sous une forme inactive pour empêcher tout événement de fusion non spécifique selon plusieurs modèles.

• VAMP7 pourrait être transporté dans le cadre d'un complexe cis-SNARE.
• VAMP7 pourrait se dimériser via son domaine longin ou interagir avec d'autres facteurs.

Sécrétion non conventionnelle

VAMP7 et SEC22 interviennent dans la sécrétion non conventionnelle (UPS ou Unconventional Protein Secretion) de type III, i.e. qui ne passe pas par l'appareil de Golgi (Role of SNAREs in Unconventional Secretion-Focus on the VAMP7-Dependent Secretion 2022).

1. Les vésicules dérivées du réticulum endoplasmique (EDV) et les vésicules dérivées des mitochondries (MDV) peuvent fusionner avec les endosomes/endosomes ou corps mutivésiculaires (MVE/MVB) d'une manière dépendante de VAMP7, impliquant aussi Stx5 et SNAP-47.

2. L'exocytose lysosomale, i.e. la sécrétion non conventionnelle du contenu lysosomal lors de la fusion des lysosomes avec la membrane plasmique, implique VAMP7 ainsi que les t-SNARE, i.e. Stx4 et SNAP-23 (mécanisme moléculaire de l'exocytose lysosomale).

VAMP7 et autophagie

Fusion lysosome/autophagosome

1. VAMP7 a été longtemps considéré comme le R-SNARE dominant dans les événements de fusion lysosomale avec les autophagosomes (A VPS33A-binding motif on syntaxin 17 controls autophagy completion in mammalian cellsA novel syntaxin 17 regulatory motif controls autophagy 2019 et Role of VAMP7-Dependent Secretion of Reticulon 3 in Neurite Growth 2020).

• VAMP7 et VAMP8 mammaliennes, correspondant à la seule Vamp7 de la drosophile, sont associés à la Qa-SNARE autophagosomale STX1 (Syx17 chez la drosophile) et le Qb/c-SNARE SNAP-29 (Ubisnap chez la drosophile) forme le complexe SNARE qui médie directement la fusion autophagosome-lysosome.
• Un autre complexe SNARE dans ce processus est compsé de YKT6-SNAP-29-STX7.

• l'absence de défauts de développement évidents ou de phénotype lysosomal (The Role of VAMP7/TI-VAMP in Cell Polarity and Lysosomal Exocytosis in vivo 2011 et Absence of TI-VAMP/Vamp7 Leads to Increased Anxiety in Mice 2012),
• l'incapacité à bloquer la livraison endocytaire aux lysosomes par l'inactivation de VAMP7 dans des cellules en culture (hVps41 and VAMP7 function in direct TGN to late endosome transport of lysosomal membrane proteins 2013).

2. Or, le KO de VAMP8 affecte le flux xénophagique ( VAMP8 et autophagie).

On ne sait pas si VAMP7 remplit une fonction complémentaire à VAMP8.

3. Stx17 s'hétérodimérise avec VAMP7 in situ, soulignant un rôle fonctionnel de VAMP7 dans la clairance des autophagosomes dans les cellules de mammifères (A VPS33A-binding motif on syntaxin 17 controls autophagy completion in mammalian cells 2019).

Le modèle pourrait être le suivant :

• a. Avant la fusion, VPS33A du complexe HOPS s'associe à la Ser2 phosphorylée de Stx17.
• b. Stx17 est localement déphosphorylé au site de fusion, ce qui modifie la liaison VPS33A et permet la formation du faisceau SNARE.
• c. SNAP-29 et VAMP7 peuvent maintenant s'associer à Stx17, formant un complexe trans-SNARE stabilisé par une association VPS33A qui entraîne la fusion membranaire.
• d. Après la fusion, le faisceau cis-SNARE persiste jusqu'à ce qu'il soit activement désassemblé.
• e. Ser2 de Stx17 est de nouveau phosphorylée pour réengager le domaine 1 de VPS33A avec le peptide N Stx17 pour dissuader d'autres événements de fusion.

Régulation précoce de l'autophagie

VAMP7 est impliqué dans la régulation précoce du processus autophagique comme :

• la biogenèse de l'autophagosome (Autophagosome Precursor Maturation Requires Homotypic Fusion 2011)
• la formation de l'amphisome intermédiaire lors de la fusion autophagosome-endosome, (TI-VAMP/VAMP7 and VAMP3/cellubrevin: two v-SNARE proteins involved in specific steps of the autophagy/multivesicular body pathways 2009).

1. LE KO de VAMP7 inhibe de la formation d'autophagosomes par :

• une diminution des taux de LC3-II, marqueur standard de la surface des autophagosomes naissants,
• une accumulation de mitochondries dysfonctionnelles dans les cellules β pancréatiques (VAMP7 Regulates Autophagy to Maintain Mitochondrial Homeostasis and to Control Insulin Secretion in Pancreatic b-Cells 2016).

2. De plus, VAMP7 est colocalisé et interagit avec ATG9A pour le recyclage des endosomes (VAMP7 Regulates Autophagosome Formation by Supporting Atg9a Functions in Pancreatic β-Cells From Male Mice 2018).

• Hrb/AGFG1, qui se lie au domaine longin de VAMP7 ( cf. plus haut), recrute VAMP7 et ATG9A pour recycler les endosomes de la membrane plasmique.
• La fusion par VAMP7/STX16/SNAP-47 des vésicules contenant ATG9A est réalisée pour finalement contribuer à la formation des autophagosomes.

3. VAMP7, ATG16L1 et ATG5 sont colocalisés sur des précurseurs autophagiques LC3/Atg8 négatifs ainsi que sur des phagophores LC3 positifs (Autophagosome Precursor Maturation Requires Homotypic Fusion 2011).

• 

  VAMP7 favorise la fusion homotypique des précurseurs ATG16L1 et régule la taille des vésicules ATG16L1, qui sont importantes pour l'expansion de la membrane autophagique.
• Le pool ATG16L1-positif de VAMP7 provient également de la membrane plasmique de manière dépendante de l'Hrb/AGFG1, et peut-être également en partie de la voie ATG9A.

Remarque : les mélanosomes , faisant partie des LRO (Lysosome-Related Organelles), émettent de courts tubules mobiles qui sont enrichis en VAMP7 nécessaire au trafic de fret antérograde dépendant de BLOC-1 ( VAMP7 et complexes BLOC).

R-SNARE : Ykt6 et Sec22