SSB proteīni vai proteīnu DNS saistošo viena josla (no angļu valodas " s cirksnis s Trand DNS b INDING olbaltumvielas") ir olbaltumvielas atbildīgs stabilizētu, aizsargātu un pārejoši uztur vienu DNS joslu, kas iegūta no atdalīšanas divpusējā DNS josla pēc helikāzes olbaltumvielu darbības.
Organisma ģenētiskā informācija ir aizsargāta un kodēta divjoslu DNS formā. Lai to varētu tulkot un atkārtot, tam jābūt neattīstītam un nesapārotam, un tieši šajā procesā piedalās SSB olbaltumvielas.
32 kDa (RPA32) proteīna A subvienības fragments (Avots: Jawahar Swaminathan un MSD darbinieki Eiropas Bioinformatikas institūtā, izmantojot Wikimedia Commons)
Šie proteīni sadarbojas ar citiem monomēriem, kas piedalās to stabilizācijā ar DNS, un ir sastopami gan prokariotos, gan eikariotos.
Pirmie šāda veida proteīni tika aprakstīti Escherichia coli SSB proteīni (EcSSB). Tie tika funkcionāli un strukturāli raksturoti, un kopš atklāšanas tie tika izmantoti kā pētījumu modelis šai olbaltumvielu klasei.
Eikariotu organismos ir olbaltumvielas, kas līdzīgas baktēriju SSB olbaltumvielām, bet eikariotos tos sauc par RPA proteīniem vai replikācijas proteīniem A (replikācijas proteīns A), kas ir funkcionāli līdzīgi SSB.
Kopš atklāšanas ir izmantota skaitļošanas bioķīmiski-funkcionālā modelēšana, lai pētītu mijiedarbību starp SSB olbaltumvielām un vienpavedienu DNS, lai noskaidrotu to lomu būtiskajos dažādu organismu genoma procesos.
raksturojums
Šie olbaltumvielu veidi ir sastopami visās dzīves valstīs un, kaut arī tiem ir vienādas funkcionālās īpašības, tie ir strukturāli atšķirīgi, jo īpaši to konformācijas izmaiņu ziņā, kas, šķiet, ir specifiski katram SSB olbaltumvielu veidam.
Tika atklāts, ka visiem šiem proteīniem ir konservēts domēns, kas iesaistīts vienas joslas DNS saistīšanā un ir pazīstams kā oligonukleotīdu / oligosaharīdu saistošais domēns (literatūrā atrodams kā OB domēns).
Termofīlo baktēriju, piemēram, Thermus aquaticus, SSB olbaltumvielām ir ievērojamas īpašības, jo tām katrā subvienībā ir divi OB domēni, kamēr lielākajai daļai baktēriju katrā apakšvienībā ir tikai viens no šiem.
Lielākā daļa SSB olbaltumvielu nespecifiski saistās ar vienas joslas DNS. Tomēr katra SSB saistīšanās ir atkarīga no tā struktūras, sadarbības pakāpes, oligomerizācijas līmeņa un dažādiem vides apstākļiem.
Divvērtīgo magnija jonu koncentrācija, sāļu koncentrācija, pH, temperatūra, poliamīnu, spermidīna un spermīna klātbūtne ir daži no in vitro pētītajiem vides apstākļiem, kas visvairāk ietekmē SSB olbaltumvielu darbību.
Uzbūve
Baktērijām ir homo-tetrameriski SSB proteīni, un katrai apakšvienībai ir viens OB saistošs domēns. Turpretī vīrusu SSB olbaltumvielas, īpaši daudzu bakteriofāgu olbaltumvielas, parasti ir mono- vai dimēriskas.
SSB olbaltumvielu N-terminālajā galā ir DNS saistošais domēns, savukārt C-terminālajā galā ir deviņas konservētas aminoskābes, kas atbild par olbaltumvielu-olbaltumvielu mijiedarbību.
Trīs triptofāna atlikumi 40., 54. un 88. pozīcijā ir atlikumi, kas ir atbildīgi par mijiedarbību ar DNS saistošajos domēnos. Tie ir ne tikai DNS-olbaltumvielu mijiedarbības stabilizācija, bet arī citu olbaltumvielu apakšvienību vervēšana.
E. coli SSB proteīns ir modelēts aprēķinu pētījumos un tika noteikts, ka tam ir 74 kDa tetrameriskā struktūra un ka tas saistās ar vienas joslas DNS, pateicoties dažādu SSB līdzīgu apakšvienību sadarbības mijiedarbībai.
Archaea ir arī SSB olbaltumvielas. Tie ir monomēriski un tiem ir viens DNS saistošs domēns vai OB domēns.
Eukariotos RPA proteīni ir strukturāli sarežģītāki: tos veido heterotrimers (no trim dažādām apakšvienībām), kas pazīstami kā RPA70, RPA32 un RPA14.
Viņiem ir vismaz seši oligonukleotīdus / oligosaharīdus saistošie domēni, lai gan šobrīd precīzi ir zināmas tikai četras no šīm vietām: trīs RPA70 apakšvienībā un ceturtā dzīvo RPA32 apakšvienībā.
Iespējas
SSB olbaltumvielām ir galvenā funkcija genoma uzturēšanā, iesaiņošanā un organizācijā, aizsargājot un stabilizējot vienpavedienu DNS virknes brīžos, kad tās tiek pakļautas citu enzīmu iedarbībai.
Ir svarīgi atzīmēt, ka šie proteīni nav olbaltumvielas, kas ir atbildīgas par DNS šķiedru atdalīšanu un atvēršanu. Tās darbība ir ierobežota tikai, lai stabilizētu DNS, kad tā atrodas vienas joslas DNS stāvoklī.
Šie SSB proteīni darbojas sadarbībā, jo viena no tiem savienojums veicina citu olbaltumvielu (SSB vai nē) savienošanos. DNS metabolisma procesos šīs olbaltumvielas tiek uzskatītas par sava veida pionieriem vai primārajiem proteīniem.
Papildus stabilizēšanai ar vienpavedienu DNS joslām šo olbaltumvielu saistīšanai ar DNS galvenā funkcija ir aizsargāt šīs molekulas no V tipa endonukleāžu sadalīšanās.
SSB tipa proteīni aktīvi piedalās praktiski visu dzīvo organismu DNS replikācijas procesos. Šādi proteīni attīstās, attīstoties replikācijas dakšai, un abus vecāku DNS virzienus notur atsevišķi, lai tie būtu pareizajā stāvoklī, lai darbotos kā veidnes.
Piemēri
Baktērijās SSB olbaltumvielas stimulē un stabilizē RecA olbaltumvielu funkcijas. Šis proteīns ir atbildīgs par DNS atjaunošanu (SOS reakcija) un par rekombinācijas procesu starp komplementārām vienas joslas DNS molekulām.
E. coli mutanti, kas ģenētiski inženierijas veidā iegūti, lai iegūtu defektīvus SSB proteīnus, tiek ātri kavēti un efektīvi nepilda savas funkcijas DNS replikācijā, atjaunošanā un rekombinācijā.
RPA līdzīgi proteīni kontrolē šūnu cikla progresēšanu eikariotu šūnās. Konkrēti, tiek uzskatīts, ka RPA4 koncentrācija šūnās varētu netieši ietekmēt DNS replikācijas soli, tas ir, pie lielām RPA4 koncentrācijām šis process tiek kavēts.
Ir ierosināts, ka RPA4 ekspresija var novērst šūnu proliferāciju, kavējot replikāciju un piedaloties dzīvnieku organismu veselīgu šūnu dzīvotspējas uzturēšanā un marķēšanā.
Atsauces
- Entonijs, E., un Lohmans, TM (2019, februāris). E. coli vienpavedienu DNS saistīšanas (SSB) olbaltumvielu-DNS kompleksu dinamika. Semināros šūnu un attīstības bioloģijā (86. sējums, 102.-111.lpp.). Akadēmiskā prese.
- Beernink, HT, & Morrical, SW (1999). RMP: rekombinācijas / replikācijas mediatora proteīni. Bioķīmisko zinātņu tendences, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). Stāsts par SSB. Progress biofizikā un molekulārajā bioloģijā, 127., 111.-118. lpp.
- Byrne, BM, & Oakley, GG (2018, novembris). Replikācijas proteīns A, caurejas līdzeklis, kas uztur DNS regulāru: RPA fosforilēšanās nozīme genoma stabilitātes uzturēšanā. Semināros šūnu un attīstības bioloģijā. Akadēmiskā prese
- Krebs, JE, Goldstein, ES, & Kilpatrick, ST (2017). Ļevina gēni XII. Džounsa un Bartleta mācīšanās.
- Lecointe, F., Serēna, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC,… & Pollard, P. (2007). Paredzot hromosomu replikācijas dakšu aizturēšanu: SSB mērķē DNS helikāzes uz aktīvām dakšām. EMBO žurnāls, 26 (19), 4239-4251.