- Uzbūve
- Mijiedarbības raksturs
- Klasifikācija un funkcijas
- Dezoksiribonukleoproteīni
- Ribonukleoproteīni
- Piemēri
- Histoni
- Protamīni
- Ribosomas
- Atsauces
Nukleoproteīnu ir jebkāda veida proteīna, kas strukturāli saistīta ar nukleīnskābi - vai nu RNS (ribonukleīnskābe) vai DNS (dezoksiribonukleīnskābes). Visizcilākie piemēri ir ribosomas, nukleosomas un nukleokapsīdi vīrusos.
Tomēr nevienu olbaltumvielu, kas saistās ar DNS, nevar uzskatīt par nukleoproteīnu. Tos raksturo stabilu kompleksu veidošanās, nevis vienkārša pārejoša asociācija, piemēram, olbaltumvielas, kas pastarpināti veic DNS sintēzi un noārdīšanos, kas īslaicīgi un īslaicīgi mijiedarbojas.
Histoni ir ievērojama nukleoproteīna veids. Avots: Asasija, no Wikimedia Commons
Nukleoproteīnu funkcijas ir ļoti dažādas, un tās ir atkarīgas no pētāmās grupas. Piemēram, histonu galvenā funkcija ir DNS sablīvēšana nukleosomās, bet ribosomas piedalās olbaltumvielu sintēzē.
Uzbūve
Parasti nukleoproteīnus veido liels aminoskābju atlieku procents (lizīns, arginīns un histidīns). Katram nukleoproteīnam ir sava īpašā struktūra, taču tie visi saplūst un satur šāda veida aminoskābes.
Fizioloģiskā pH līmenī šīs aminoskābes ir pozitīvi lādētas, kas veicina mijiedarbību ar ģenētiskā materiāla molekulām. Tālāk mēs redzēsim, kā notiek šī mijiedarbība.
Mijiedarbības raksturs
Nukleīnskābes veido cukuru un fosfātu pamats, kas tām rada negatīvu lādiņu. Šis faktors ir galvenais, lai izprastu, kā nukleoproteīni mijiedarbojas ar nukleīnskābēm. Saikne, kas pastāv starp olbaltumvielām un ģenētisko materiālu, tiek stabilizēta ar nekovalentām saitēm.
Tāpat, ievērojot elektrostatikas pamatprincipus (Kulona likumu), mēs secinām, ka dažādu zīmju (+ un -) lādiņi piesaista viens otru.
Piesaiste starp proteīnu pozitīvajiem lādiņiem un ģenētiskā materiāla negatīvajiem lādiņiem rada nespecifisku mijiedarbību. Turpretī specifiski savienojumi notiek noteiktās sekvencēs, piemēram, ribosomālajā RNS.
Ir dažādi faktori, kas var mainīt olbaltumvielu un ģenētiskā materiāla mijiedarbību. Starp vissvarīgākajām ir sāļu koncentrācijas, kas palielina jonu stiprību šķīdumā; Jogēnās virsmaktīvās vielas un citi polāra rakstura ķīmiskie savienojumi, piemēram, fenols, formamīds.
Klasifikācija un funkcijas
Nukleoproteīnus klasificē pēc nukleīnskābes, pie kuras tie ir piesaistīti. Tādējādi mēs varam atšķirt divas precīzi noteiktas grupas: dezoksiribonukleoproteīnus un ribonukleoproteīnus. Loģiski, ka bijušais mērķa DNS, bet otrais RNS.
Dezoksiribonukleoproteīni
Visnozīmīgākā dezoksiribonukleoproteīnu funkcija ir DNS sablīvēšana. Šūna saskaras ar izaicinājumu, kuru šķiet gandrīz neiespējami pārvarēt: pienācīgi uztīt gandrīz divus metrus DNS mikroskopiskā kodolā. Šo parādību var panākt, pateicoties nukleoproteīnu esamībai, kas organizē šķiedru.
Šī grupa ir saistīta arī ar regulējošām funkcijām replikācijas, DNS transkripcijas, homologās rekombinācijas procesos.
Ribonukleoproteīni
Ribonukleoproteīni savukārt pilda būtiskas funkcijas, sākot no DNS replikācijas līdz gēnu ekspresijas regulēšanai un RNS centrālā metabolisma regulēšanai.
Tās ir saistītas arī ar aizsargājošām funkcijām, jo Messenger RNS šūnā nekad nav brīva, jo tai ir nosliece uz noārdīšanos. Lai no tā izvairītos, virkne ribonukleoproteīnu asociējas ar šo molekulu aizsargkompleksos.
Mēs atrodam tādu pašu sistēmu vīrusos, kas aizsargā to RNS molekulas no enzīmu darbības, kas to varētu noārdīt.
Piemēri
Histoni
Histoni atbilst hromatīna olbaltumvielu komponentam. Tie ir visizcilākie šajā kategorijā, lai gan mēs atrodam arī citas olbaltumvielas, kas saistītas ar DNS un nav histones, un ir iekļautas lielā grupā, ko sauc par nehistone proteīniem.
Strukturāli tie ir visvienkāršākie hromatīna proteīni. Un no pārpilnības viedokļa tie ir proporcionāli DNS daudzumam.
Mums ir pieci histonu veidi. Tās klasifikācija vēsturiski bija balstīta uz bāzes aminoskābju saturu. Histonu klases praktiski nemainās starp eikariotu grupām.
Šī evolūcijas saglabāšana tiek attiecināta uz milzīgo lomu, kādu histoniem ir organiskās būtnēs.
Ja mainās jebkura histona kodeksa secība, organisms saskarsies ar nopietnām sekām, jo tā DNS iesaiņojums būs nepilnīgs. Tādējādi dabiskā atlase ir atbildīga par šo nefunkcionālo variantu novēršanu.
Starp dažādām grupām konservatīvākie ir H3 un H4 histoni. Faktiski secības organismos ir identiskas, viena no otras - filoģenētiski runājot, kā govs un zirnis.
DNS iekļūst tā sauktajā histona oktimērā, un šī struktūra ir nukleosoma - pirmais ģenētiskā materiāla sablīvēšanās līmenis.
Protamīni
Protamīni ir mazi kodolproteīni (zīdītājiem tie sastāv no gandrīz 50 aminoskābju polipeptīda), kam raksturīgs augsts aminoskābju atlieku arginīna saturs. Protamīnu galvenā loma ir histonu aizstāšana spermatoģenēzes haploidā fāzē.
Ir ierosināts, ka šie pamata olbaltumvielu veidi ir izšķiroši svarīgi, lai iesaiņotu un stabilizētu DNS vīriešu dzimumšūnās. No histoniem tie atšķiras ar to, ka tas ļauj blīvāk iesaiņot.
Mugurkaulniekiem ir atrasta no 1 līdz 15 olbaltumvielu kodēšanas sekvencēm, kuras visas ir sagrupētas vienā hromosomā. Secību salīdzinājums liecina, ka tie ir attīstījušies no histoniem. Zīdītājiem visvairāk pētītos sauc par P1 un P2.
Ribosomas
Visizteiktākais olbaltumvielu piemērs, kas saistās ar RNS, ir ribosomās. Tās ir struktūras, kas atrodas praktiski visās dzīvajās lietās - no mazām baktērijām līdz lieliem zīdītājiem.
Ribosomu galvenā funkcija ir RNS ziņojuma pārvēršana aminoskābju secībā.
Tās ir ļoti sarežģīta molekulārā iekārta, ko veido viena vai vairākas ribosomu RNS un olbaltumvielu komplekts. Šūnas citoplazmā mēs varam atrasties brīvi vai arī tie ir noenkuroti raupjā endoplazmatiskā retikulumā (patiesībā šī nodalījuma “aptuvenais” aspekts ir saistīts ar ribosomām).
Starp eikariotu un prokariotu organismiem pastāv atšķirības ribosomu lielumā un struktūrā.
Atsauces
- Baker, TA, Watson, JD, Bell, SP, Gann, A., Losick, MA, & Levine, R. (2003). Gēna molekulārā bioloģija. Benjamin-Cummings izdevniecības uzņēmums.
- Balhorns, R. (2007). Spermas kodola olbaltumvielu protamīna saime. Genoma bioloģija, 8 (9), 227.
- Darnell, JE, Lodish, HF, & Baltimore, D. (1990). Molekulāro šūnu bioloģija. Zinātniskās amerikāņu grāmatas.
- Jiménez García, LF (2003). Šūnu un molekulārā bioloģija. Pīrsona izglītība Meksikā.
- Lewins, B (2004). Gēni VIII. Pīrsona Prentice zāle.
- Teijón, JM (2006). Strukturālās bioķīmijas pamati. Redakcijas tebārs.