A SSB proteinek vagy protein DNS-kötő egyetlen sávot (az angol „ s lágyéki s trand DNS b inding proteinek”) olyan proteinek felelősek stabilizálására, védelme és tranziensen fenntartása egyetlen DNS-csíkot elválasztása után nyert a duplex DNS sáv a helikáz fehérjék hatására.
A szervezet genetikai információi védettek és kettős sávú DNS formájában vannak kódolva. Annak érdekében, hogy lefordítsák és replikálódjanak, le kell boncolni és pár nélkül kell lennie, és ebben a folyamatban vesznek részt az SSB fehérjék.
A replikációs protein A alegység 32 kDa (RPA32) fragmentuma (Forrás: Jawahar Swaminathan és az MSD munkatársai az Európai Bioinformatikai Intézetben a Wikimedia Commonson keresztül)
Ezek a fehérjék együttműködve kötődnek más olyan különböző monomerekhez, amelyek részt vesznek a DNS-ben stabilizálásukban, és mind a prokarióta, mind az eukarióta között megtalálhatók.
Az első ilyen típusú fehérjék az Escherichia coli SSB fehérjék (EcSSB) voltak. Ezeket funkcionálisan és szerkezetileg jellemeztük, és felfedezésük óta vizsgálati modellként alkalmazzák ezt a fehérjeosztályt.
Az eukarióta organizmusok olyan fehérjékkel rendelkeznek, amelyek hasonlóak a baktériumok SSB fehérjéihez, de eukariótákban ezeket RPA fehérjékként vagy A replikációs fehérjékként (A replikációs protein) ismertek, amelyek funkcionálisan hasonlóak az SSB-khez.
Felfedezése óta a számítási biokémiai-funkcionális modellezést használják az SSB fehérjék és az egyszálú DNS közötti kölcsönhatások tanulmányozására annak érdekében, hogy meghatározzák azok szerepét a különböző organizmusok genomjának alapvető folyamataiben.
jellemzők
Az ilyen típusú fehérjék az élet minden országában megtalálhatók, és bár azonos funkcionális tulajdonságokkal rendelkeznek, szerkezetileg különböznek egymástól, különös tekintettel konformációs változásukra, amelyek az SSB fehérjék minden típusára specifikusnak tűnnek.
Mindezen proteinek megosztott konzervált doméntel rendelkeznek, amely részt vesz az egysávos DNS kötésében, és oligonukleotid / oligoszacharid kötő doménként ismert (az irodalomban OB doménként található).
A termofil baktériumok, például a Thermus aquaticus SSB fehérjéinek figyelemre méltó tulajdonságai vannak, mivel mindegyik alegységben két OB domén van, míg a legtöbb baktériumnak ezekben csak egy az egyes alegységekben.
A legtöbb SSB fehérje nem-specifikusan kötődik az egysávos DNS-hez. Az egyes SSB-k kötése azonban függ a szerkezetétől, az együttműködési foktól, az oligomerizáció szintjétől és a különböző környezeti feltételektől.
A kétértékű magnézium-ionok koncentrációja, a sók koncentrációja, a pH, a hőmérséklet, a poliaminok, a spermidin és a spermin jelenléte az in vitro vizsgált környezeti feltételek közül néhány, amelyek a leginkább befolyásolják az SSB fehérjék aktivitását.
Szerkezet
A baktériumok homo-tetramer SSB fehérjékkel rendelkeznek, és minden alegység egyetlen OB kötő doménvel rendelkezik. Ezzel szemben a vírusos SSB-fehérjék, különösen sok bakteriofág proteinjei általában mono- vagy dimerisak.
N-terminális végükön az SSB fehérjék rendelkeznek a DNS-kötő doméntel, míg C-terminális végük kilenc konzervált aminosavból áll, amelyek felelősek a protein-protein kölcsönhatásokért.
A 40., 54. és 88. pozícióban található három triptofán aminosav a kötő doménekben a DNS-sel való kölcsönhatásért felelős maradékanyag. Ezek nemcsak a DNS-protein kölcsönhatás stabilizálását, hanem a többi fehérje alegység toborzását is közvetítik.
Az E. coli SSB fehérjét modelleztük a számítási vizsgálatok során és megállapítottuk, hogy 74 kDa tetramer szerkezettel rendelkezik, és kötődik az egysávos DNS-hez a különböző SSB-szerű alegységek kooperatív kölcsönhatásainak köszönhetően.
Az Archaea SSB fehérjékkel is rendelkezik. Ezek monomerek és egyetlen DNS-kötő domént vagy OB domént tartalmaznak.
Az eukariótákban az RPA fehérjék szerkezetileg komplexebbek: egy heterotrimerből (három különböző alegységből) állnak, amelyeket RPA70, RPA32 és RPA14 néven ismertek.
Legalább hat oligonukleotid / oligoszacharid-kötő domén van, bár ezeknek a helyeknek jelenleg csak négy pontosan ismert: három az RPA70 alegységben és egy negyedik az RPA32 alegységben található.
Jellemzők
Az SSB fehérjék kulcsszerepet játszanak a genom fenntartásában, csomagolásában és megszervezésében azáltal, hogy megvédik és stabilizálják az egyszálú DNS-szálakat azokban az időkben, amikor más enzimek hatásának vannak kitéve.
Fontos megjegyezni, hogy ezek a fehérjék nem felelnek meg a DNS-szálak kihúzásáért és megnyitásáért. Funkciója csak a DNS stabilizálására korlátozódik, ha egysávos DNS állapotban van.
Ezek az SSB fehérjék együttműködve működnek, mivel egyikük összekapcsolása megkönnyíti más fehérjék (SSB vagy sem) egyesülését. A DNS anyagcseréje során ezeket a fehérjéket egyfajta úttörőnek vagy primer fehérjének tekintik.
Az egyszálú DNS-sávok stabilizálása mellett ezen fehérjék DNS-hez történő kötésének elsődleges funkciója az, hogy megvédje ezeket a molekulákat az V típusú endonukleázok általi lebomlástól.
Az SSB-típusú proteinek aktívan részt vesznek gyakorlatilag minden élő szervezet DNS replikációs folyamatában. Az ilyen fehérjék előrehaladnak, amint a replikációs villa előrehalad, és a két szülő DNS-szálat külön tartják, hogy megfelelő állapotban legyenek, hogy sablonként működjenek.
Példák
A baktériumokban az SSB fehérjék stimulálják és stabilizálják a RecA fehérje funkcióit. Ez a fehérje felelős a DNS helyreállításáért (SOS reakció) és a komplementer egysávos DNS molekulák közötti rekombinációs folyamatért.
A hibás SSB fehérjék előállítására géntechnológiával módosított E. coli mutánsokat gyorsan gátolják, és nem teljesítik hatékonyan a DNS replikációjában, javításában és rekombinációjában betöltött funkcióikat.
Az RPA-szerű fehérjék szabályozzák a sejtciklus előrehaladását az eukarióta sejtekben. Pontosabban úgy gondoljuk, hogy az RPA4 sejtkoncentrációja közvetett módon befolyásolhatja a DNS replikációs lépését, azaz az RPA4 magas koncentrációinál ez a folyamat gátolható.
Azt javasolták, hogy az RPA4 expressziója megakadályozhatja a sejtek proliferációját azáltal, hogy gátolja a replikációt, és szerepet játszik az állati szervezetekben az egészséges sejtek életképességének fenntartásában és megjelölésében.
Irodalom
- Anthony, E. és Lohman, TM (2019, február). Az E. coli egyszálú DNS-kötő (SSB) fehérje-DNS komplexek dinamikája. A sejt- és fejlődési biológia szemináriumaiban (86. kötet, 102-111. Oldal). Academic Press.
- Beernink, HT, és Morrical, SW (1999). RMP-k: rekombinációs / replikációs mediátor fehérjék. Trendek a biokémiai tudományokban, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). Az SSB meséje. A biofizika és a molekuláris biológia terén elért haladás, 127, 111-118.
- Byrne, BM, és Oakley, GG (2018, november). A replikációs protein A, a hashajtó, amely rendszeresen tartja a DNS-t: Az RPA foszforilációjának jelentősége a genom stabilitásának fenntartásában. A sejt- és fejlődési biológia szemináriumaiban. Academic Press
- Krebs, JE, Goldstein, ES, és Kilpatrick, ST (2017). Lewin gének XII. Jones és Bartlett Learning.
- Lecointe, F., Serena, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC,… és Pollard, P. (2007). A kromoszómás replikációs villák leállásának előrejelzése: Az SSB megcélozza a DNS-helikázokat az aktív villákra. Az EMBO folyóirat, 26 (19), 4239-4251.