NUKLEOPROTEINEK: SZERKEZET, FUNKCIÓK ÉS PÉLDÁK - BIOLÓGIA - 2025

A nukleoprotein bármilyen típusú fehérje, amely szerkezetileg asszociálódik egy nukleinsavval - akár RNS (ribonukleinsav), akár a DNS (dezoxiribonukleinsav). A legszembetűnőbb példák a riboszómák, nukleoszómák és nukleokapszidek a vírusokban.

Minden olyan DNS, amely a DNS-hez kötődik, nem tekinthető nukleoproteinnek. Ezeket stabil komplexek kialakítása jellemzi, és nem egyszerű átmeneti asszociációt - mint például a DNS szintézist és lebontást közvetítő fehérjék, amelyek pillanatnyilag és röviden kölcsönhatásba lépnek.

A hisztonok a kiemelkedő nukleoproteinek egy típusa. Forrás: Asasia, a Wikimedia Commonsból

A nukleoproteinek funkciója nagymértékben változik, és a vizsgált csoporttól függ. Például a hisztonok fő funkciója a DNS tömörítése nukleoszómákká, míg a riboszómák részt vesznek a fehérjék szintézisében.

Szerkezet

A nukleoproteinek általában nagy százalékban tartalmaznak bázikus aminosavmaradékokat (lizin, arginin és hisztidin). Mindegyik nukleoproteinnek megvan a sajátos szerkezete, de mindegyikük konvergál, hogy ilyen típusú aminosavakat tartalmazzon.

Fiziológiai pH mellett ezek az aminosavak pozitív töltésűek, ami elősegíti a kölcsönhatást a genetikai anyag molekuláival. Ezután meglátjuk, hogyan történnek ezek a kölcsönhatások.

Az interakció jellege

A nukleinsavak cukor és foszfátok gerincéből állnak, amelyek negatív töltést adnak nekik. Ez a tényező kulcsfontosságú annak megértéséhez, hogy a nukleoproteinek miként lépnek kölcsönhatásba a nukleinsavakkal. A fehérjék és a genetikai anyag közötti kötést nem-kovalens kötések stabilizálják.

Hasonlóképpen, az elektrosztatika alapelveit (Coulomb törvénye) követve azt találtuk, hogy a különféle jelek (+ és -) töltése vonzza egymást.

A fehérjék pozitív töltései és a genetikai anyag negatív töltései közötti vonzás nem-specifikus kölcsönhatásokhoz vezet. Ezzel szemben bizonyos szekvenciákban, például riboszómális RNS-ben, specifikus csomópontok fordulnak elő.

Különböző tényezők képesek megváltoztatni a fehérje és a genetikai anyag közötti kölcsönhatást. A legfontosabbak a sók koncentrációi, amelyek növelik az oldat ionerősségét; Ionogén felületaktív anyagok és egyéb, poláris természetű vegyületek, például fenol, formamid, többek között.

Besorolás és funkciók

A nukleoproteineket azon nukleinsav szerint osztályozzuk, amelyhez kapcsolódnak. Így megkülönböztethetjük két jól meghatározott csoportot: dezoxiribonukleoproteinek és ribonukleoproteinek. Logikusan az előbbi cél-DNS, az utóbbi RNS.

Deoxyribonucleoproteins

A dezoxiribonukleoproteinek legszembetűnőbb funkciója a DNS tömörítése. A sejt olyan kihívással néz szembe, amelyet szinte lehetetlen legyőzni: majdnem két méteres DNS megfelelő tekercselése mikroszkopikus magba. Ez a jelenség a szál szervező nukleoproteineknek köszönhetően érhető el.

Ez a csoport a többek között a replikáció, a DNS transzkripció, a homológ rekombináció folyamatainak szabályozó funkcióival is kapcsolatban áll.

ribonukleoproteinek

A ribonukleoproteinek részben alapvető funkciókat látnak el, kezdve a DNS replikációjától a génexpresszió szabályozásáig és az RNS központi metabolizmusának szabályozásáig.

Ezek a védő funkciókhoz is kapcsolódnak, mivel a messenger RNS soha nem szabad a sejtben, mert hajlamos a lebomlásra. Ennek elkerülése érdekében egy sor ribonukleoprotein társul ehhez a molekulához a védőkomplexekben.

Ugyanezt a rendszert találjuk a vírusokban, amelyek megvédik RNS-molekuláikat az enzimek hatásától, amelyek lebonthatják azt.

Példák

hisztonokat

A hisztonok a kromatin fehérjekomponensének felelnek meg. Ezek a legszembetűnőbbek ebben a kategóriában, bár olyan DNS-hez kötött fehérjéket is találunk, amelyek nem hisztonok, és egy nem hiszton fehérjéknek nevezett nagy csoportba tartoznak.

Szerkezetileg ezek a legalapvetőbb proteinek a kromatinban. És a bőség szempontjából arányosak a DNS mennyiségével.

Ötféle hisztonunk van. Osztályozása történelmileg a bázikus aminosavak tartalmán alapult. A hiszton osztályok gyakorlatilag változatlanok az eukarióta csoportok között.

Ezt az evolúciós megőrzést annak a hatalmas szerepnek tulajdonítják, amelyet a hisztonok játszanak a szerves lényekben.

Ha bármilyen hisztont kódoló szekvencia megváltozik, a szervezetnek súlyos következményekkel kell szembenéznie, mivel a DNS-csomagolása hibás. Így a természetes szelekció felelős ezen nem funkcionális variánsok kiküszöböléséért.

A különféle csoportok közül a legkonzervatívabbak a H3 és H4 hisztonok. Valójában a szekvenciák azonosak a szervezetekben, messze egymástól - filogenetikai szempontból - tehénként és borsóként.

A DNS összehúzódik úgynevezett hiszton-oktamerré, és ez a szerkezet a nukleoszóma - a genetikai anyag tömörítésének első szintje.

protamint

A protaminok kis nukleáris fehérjék (emlősökben csaknem 50 aminosavból álló polipeptidből állnak), amelyeket az arginin aminosavmaradék magas tartalma jellemez. A protaminek fő szerepe a hisztonok helyettesítése a spermatogenezis haploid fázisában.

Azt javasolták, hogy az ilyen típusú alapfehérjék kulcsfontosságúak legyenek a DNS csomagolása és stabilizálása érdekében a hím ivarsejtben. Ezek abban különböznek a hisztonoktól, hogy lehetővé teszi a sűrűbb csomagolást.

A gerincesekben 1-15 fehérjét kódoló szekvenciát találtak, amelyek mind azonos kromoszómába vannak csoportosítva. A szekvencia-összehasonlítás azt sugallja, hogy a hisztonokból fejlődtek ki. Az emlősökben a legtöbb tanulmányozott P1 és P2.

A riboszómák

Az RNS-hez kötő fehérjék legszembetűnőbb példája a riboszómák. Ezek struktúrák vannak jelen szinte minden élőlényben - a kis baktériumoktól a nagy emlősökig.

A riboszómák fő feladata az RNS üzenet aminosav-szekvenciává történő átalakítása.

Rendkívül összetett molekuláris mechanizmusok, amelyek egy vagy több riboszómális RNS-ből és egy fehérjekészletből állnak. Megtalálhatjuk őket szabadon a sejt citoplazmájában, vagy rögzítve lehetnek a durva endoplazmatikus retikulumban (valójában ennek a rekesznek a durva megjelenése a riboszómáknak köszönhető).

Az eukarióta és a prokarióta szervezetek között különbségek vannak a riboszómák méretében és szerkezetében.

Irodalom

1. Baker, TA, Watson, JD, Bell, SP, Gann, A., Losick, MA, és Levine, R. (2003). A gén molekuláris biológiája. Benjamin-Cummings Publishing Company.
2. Balhorn, R. (2007). A sperma nukleáris fehérjék protamin családja. Genombiológia, 8 (9), 227.
3. Darnell, JE, Lodish, HF és Baltimore, D. (1990). Molekuláris sejtbiológia. Tudományos amerikai könyvek.
4. Jiménez García, LF (2003). Sejtes és molekuláris biológia. Pearson Education of Mexico.
5. Lewin, B (2004). Gén VIII. Pearson Prentice Hall.
6. Teijón, JM (2006). A strukturális biokémia alapjai. Szerkesztõ Tébar.