SSB proteíny alebo proteín viažuci DNA jediný pás (od angličtina " s rozkroku s trandy DNA b inding proteíny"), sú proteíny zodpovedné stabilizujú, ochranu a prechodne udržiavať jediný pás DNA získané z oddelenia duplexnej DNA pás pôsobením helikázových proteínov.
Genetická informácia organizmu je chránená a kódovaná vo forme dvojpásmovej DNA. Na to, aby bol preložený a replikovaný, musí byť neviazaný a nepárový a práve v tomto procese sa zúčastňujú proteíny SSB.
32 kDa (RPA32) fragment podjednotky replikačného proteínu A (Zdroj: Zamestnanci Jawahara Swaminathana a MSD v Európskom inštitúte pre bioinformatiku prostredníctvom Wikimedia Commons)
Tieto proteíny sa spoločne viažu s inými rôznymi monomérmi, ktoré sa podieľajú na stabilizácii ich DNA, a nachádzajú sa v prokaryotoch, ako aj v eukaryotoch.
Prvé proteíny tohto typu boli Escherichia coli SSB proteíny (EcSSB). Boli charakterizované funkčne a štrukturálne a od ich objavenia sa používajú ako študijný model pre túto triedu proteínov.
Eukaryotické organizmy majú proteíny podobné SSB proteínom baktérií, ale v eukaryotoch sú tieto proteíny známe ako RPA proteíny alebo replikačné proteíny A (replikačný proteín A), ktoré sú funkčne podobné SSB.
Od svojho objavu sa na štúdium interakcií medzi proteínmi SSB a jednovláknovou DNA používa počítačové výpočtové biochemické funkčné modelovanie, aby sa objasnila ich úloha v základných genómových procesoch rôznych organizmov.
vlastnosti
Tieto typy proteínov sa nachádzajú vo všetkých kráľovstvách života a hoci majú rovnaké funkčné vlastnosti, sú štruktúrne odlišné, najmä pokiaľ ide o ich konformačné zmeny, ktoré sa javia byť špecifické pre každý typ proteínu SSB.
Zistilo sa, že všetky tieto proteíny zdieľajú konzervovanú doménu, ktorá sa podieľa na viazaní sa na jednopásmovú DNA a je známa ako doména viažuca oligonukleotid / oligosacharid (v literatúre uvedená ako OB doména).
Proteíny SSB termofilných baktérií, ako je Thermus aquaticus, majú pozoruhodné vlastnosti, pretože majú dve OB domény v každej podjednotke, zatiaľ čo väčšina baktérií má iba jednu z nich v každej podjednotke.
Väčšina proteínov SSB sa nešpecificky viaže na jednopásmovú DNA. Väzba každého SSB však závisí od jeho štruktúry, stupňa spolupráce, úrovne oligomerizácie a rôznych podmienok prostredia.
Koncentrácia dvojmocných iónov horčíka, koncentrácia solí, pH, teplota, prítomnosť polyamínov, spermidínu a spermínu sú niektoré z podmienok prostredia študovaných in vitro, ktoré najviac ovplyvňujú aktivitu proteínov SSB.
štruktúra
Baktérie majú homo-tetramerické proteíny SSB a každá podjednotka má jednu OB väzbovú doménu. Naproti tomu vírusové proteíny SSB, najmä proteíny mnohých bakteriofágov, sú všeobecne mono- alebo dimérne.
Na svojom N-terminálnom konci majú proteíny SSB doménu viažucu DNA, zatiaľ čo ich C-terminálny koniec sa skladá z deviatich konzervovaných aminokyselín zodpovedných za interakcie proteín-proteín.
Tri zvyšky tryptofánu v pozíciách 40, 54 a 88 sú zvyšky zodpovedné za interakciu s DNA vo väzbových doménach. Tieto sprostredkujú nielen stabilizáciu interakcie DNA-proteín, ale aj nábor ďalších proteínových podjednotiek.
Proteín SSB z E. coli bol modelovaný vo výpočtových štúdiách a bolo zistené, že má tetramérnu štruktúru 74 kDa a že sa vďaka spolupráci medzi rôznymi podjednotkami podobnými SSB viaže na jednokopovú DNA.
Archaea tiež obsahuje proteíny SSB. Sú monomérne a majú jednu doménu viažucu DNA alebo OB doménu.
V eukaryotoch sú RPA proteíny štruktúrne zložitejšie: sú tvorené heterotrimérom (z troch rôznych podjednotiek) známym ako RPA70, RPA32 a RPA14.
Majú najmenej šesť domén viažucich oligonukleotid / oligosacharid, hoci v súčasnosti sú presne známe iba štyri z týchto miest: tri v podjednotke RPA70 a štvrté v podjednotke RPA32.
Vlastnosti
Proteíny SSB majú kľúčové funkcie pri udržiavaní, balení a organizácii genómu tým, že chránia a stabilizujú jednovláknové reťazce DNA v čase, keď sú exponované pôsobením iných enzýmov.
Je dôležité si uvedomiť, že tieto proteíny nie sú proteínmi zodpovednými za odvíjanie a otváranie reťazcov DNA. Jeho funkcia je obmedzená iba na stabilizáciu DNA, keď je v stave jednokopovej DNA.
Tieto proteíny SSB pôsobia kooperatívne, pretože spojenie jedného z nich uľahčuje spojenie ďalších proteínov (SSB alebo nie). V metabolických procesoch DNA sa tieto proteíny považujú za istý druh priekopníka alebo primárnych proteínov.
Okrem stabilizácie jednovláknových pásov DNA má väzba týchto proteínov na DNA primárnu funkciu chrániť tieto molekuly pred degradáciou endonukleázami typu V.
Proteíny typu SSB sa aktívne zúčastňujú na replikačných procesoch DNA prakticky všetkých živých organizmov. Takéto proteíny postupujú s postupujúcou replikačnou vidlicou a udržujú oddelené dva rodičovské reťazce DNA tak, že sú v správnom stave, aby pôsobili ako templáty.
Príklady
V baktériách SSB proteíny stimulujú a stabilizujú funkcie proteínu RecA. Tento proteín je zodpovedný za opravu DNA (reakcia SOS) a za proces rekombinácie medzi komplementárnymi jednopásmovými molekulami DNA.
Mutanty E. coli geneticky upravené na získanie defektných proteínov SSB sa rýchlo inhibujú a neplnia efektívne svoje funkcie pri replikácii, oprave a rekombinácii DNA.
Proteíny podobné RPA kontrolujú postup bunkového cyklu v eukaryotických bunkách. Konkrétne sa predpokladá, že bunková koncentrácia RPA4 by mohla mať nepriamy vplyv na krok replikácie DNA, to znamená, že pri vysokých koncentráciách RPA4 je tento proces inhibovaný.
Bolo navrhnuté, že expresia RPA4 môže zabrániť proliferácii buniek inhibíciou replikácie a hrať úlohu pri udržiavaní a značení životaschopnosti zdravých buniek v živočíšnych organizmoch.
Referencie
- Anthony, E., & Lohman, TM (2019, február). Dynamika komplexov proteínov DNA s jednovláknovou väzbou DNA (SSB) E. coli. Na seminároch v bunkovej a vývojovej biológii (zväzok 86, str. 102-111). Academic Press.
- Beernink, HT, a Morcular, SW (1999). RMP: proteíny mediátora rekombinácie / replikácie. Trends in biochemical Sciences, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). Príbeh SSB. Pokrok v biofyzike a molekulárnej biológii, 127, 111-118.
- Byrne, BM, a Oakley, GG (2018, november). Replikačný proteín A, laxatívum, ktoré udržuje DNA pravidelnú: Dôležitosť fosforylácie RPA pri udržiavaní stability genómu. Na seminároch v bunkovej a vývojovej biológii. Academic Press
- Krebs, JE, Goldstein, ES a Kilpatrick, ST (2017). Lewinove gény XII. Jones & Bartlett Learning.
- Lecointe, F., Serena, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC,… & Pollard, P. (2007). Očakávanie zastavenia vidlice s replikáciou chromozómov: Ciele SSB opravujú helikázy DNA na aktívne vidlice. The EMBO journal, 26 (19), 4239-4251.