НУКЛЕОПРОТЕИНИ: СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

А нуклеопротеин е всеки тип протеин, който е структурно свързан с нуклеинова киселина, - или RNA (рибонуклеинова киселина) или ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина). Най-известните примери са рибозоми, нуклеозоми и нуклеокапсиди във вирусите.

Въпреки това, всеки протеин, който се свързва с ДНК, не може да се счита за нуклеопротеин. Те се характеризират с формиране на стабилни комплекси, а не проста преходна асоциация - като протеините, които посредничат в синтеза и разграждането на ДНК, които взаимодействат моментално и кратко.

Хистоните са вид виден нуклеопротеин. Източник: Асасия, от Wikimedia Commons

Функциите на нуклеопротеините варират в широки граници и зависят от групата, която ще бъде изследвана. Например, основната функция на хистоните е уплътняването на ДНК в нуклеозоми, докато рибозомите участват в синтеза на протеини.

структура

По принцип нуклеопротеините са съставени от висок процент основни аминокиселинни остатъци (лизин, аргинин и хистидин). Всеки нуклеопротеин има своя специфична структура, но всички те се сближават, за да съдържат аминокиселини от този тип.

При физиологично pH тези аминокиселини са положително заредени, което благоприятства взаимодействието с молекулите на генетичния материал. След това ще видим как протичат тези взаимодействия.

Характер на взаимодействието

Нуклеиновите киселини са изградени в основата на захари и фосфати, които им дават отрицателен заряд. Този фактор е ключов за разбирането на това как нуклеопротеините взаимодействат с нуклеиновите киселини. Връзката, която съществува между протеини и генетичен материал, се стабилизира от нековалентни връзки.

По същия начин, следвайки основните принципи на електростатиката (законът на Кулом), установяваме, че заряди от различни знаци (+ и -) се привличат взаимно.

Привличането между положителните заряди на протеините и отрицателните заряди на генетичния материал поражда неспецифични взаимодействия. За разлика от тях, в определени последователности възникват специфични кръстовища, като рибозомната РНК.

Има различни фактори, които са в състояние да променят взаимодействията между протеина и генетичния материал. Сред най-важните са концентрациите на соли, които повишават йонната сила в разтвора; Йоногенни повърхностноактивни вещества и други химични съединения с полярно естество, като фенол, формамид, между другото.

Класификация и функции

Нуклеопротеините се класифицират според нуклеиновата киселина, към която са прикрепени. По този начин можем да различим две добре дефинирани групи: дезоксирибонуклеопротеини и рибонуклеопротеини. Логично, първата прицелна ДНК, а втората РНК.

Deoxyribonucleoproteins

Най-известната функция на дезоксирибонуклеопротеините е уплътняването на ДНК. Клетката е изправена пред предизвикателство, което изглежда почти невъзможно за преодоляване: правилно навиване на почти два метра ДНК в микроскопично ядро. Това явление може да се постигне благодарение на съществуването на нуклеопротеини, които организират нишката.

Тази група е свързана и с регулаторните функции в процесите на репликация, ДНК транскрипция, хомоложна рекомбинация, между другото.

рибонуклеопротеини

От своя страна рибонуклеопротеините изпълняват основни функции, които варират от репликацията на ДНК до регулирането на генната експресия и регулирането на централния метаболизъм на РНК.

Те са свързани и със защитните функции, тъй като РНК на пратеника никога не е свободен в клетката, защото е предразположен към разграждане. За да се избегне това, серия от рибонуклеопротеини се свързват с тази молекула в защитни комплекси.

Откриваме същата система във вирусите, които защитават техните РНК молекули от действието на ензими, които биха могли да я разградят.

Примери

хистони

Хистоните съответстват на протеиновия компонент на хроматина. Те са най-изявените в тази категория, въпреки че намираме и други протеини, свързани с ДНК, които не са хистони, и са включени в голяма група, наречена нехистонови протеини.

В структурно отношение те са най-основните протеини в хроматина. И от гледна точка на изобилието, те са пропорционални на количеството на ДНК.

Имаме пет вида хистони. Нейната класификация се основава исторически на съдържанието на основни аминокиселини. Класовете на хистон са практически неизменни сред еукариотните групи.

Това еволюционно запазване се приписва на огромната роля, която играят хистоните в органичните същества.

В случай, че последователността, която кодира всякакви хистони, се промени, организмът ще се сблъска със сериозни последици, тъй като неговата ДНК опаковка ще бъде дефектна. По този начин естественият подбор е отговорен за елиминирането на тези нефункционални варианти.

Сред различните групи най-запазени са хистоните H3 и H4. Всъщност последователностите са идентични в организмите, колкото далеч - филогенетично казано - като крава и грахово зърно.

ДНК се навива в това, което е известно като хистонов октамер, и тази структура е нуклеозомата - първото ниво на уплътняване на генетичен материал.

протамини

Протамините са малки ядрени протеини (при бозайниците те са съставени от полипептид с почти 50 аминокиселини), характеризиращи се с това, че имат високо съдържание на аминокиселинния остатък аргинин. Основната роля на протамините е да заместват хистоните в хаплоидната фаза на сперматогенезата.

Предложено е, че тези видове основни протеини са от решаващо значение за опаковането и стабилизирането на ДНК в мъжката гамета. Те се различават от хистоните по това, че позволява по-плътно опаковане.

При гръбначни животни са открити от 1 до 15 кодиращи последователности за протеини, всички групирани в една и съща хромозома. Сравнението на последователността предполага, че те са се развили от хистони. Най-изследваните при бозайници се наричат ​​P1 и P2.

Рибозомите

Най-забележимият пример за протеини, които се свързват с РНК, е в рибозомите. Те са структури, присъстващи на практика във всички живи същества - от малки бактерии до едри бозайници.

Рибозомите имат основната функция да превеждат РНК съобщението в аминокиселинна последователност.

Те са високо сложна молекулярна машина, съставена от една или повече рибозомни РНК и набор от протеини. Можем да ги намерим в рамките на клетъчната цитоплазма или иначе казано закотвени в грубия ендоплазмен ретикулум (всъщност „грубият“ вид на това отделение се дължи на рибозомите).

Има различия в размера и структурата на рибозомите между еукариотични и прокариотни организми.

Препратки

1. Baker, TA, Watson, JD, Bell, SP, Gann, A., Losick, MA, & Levine, R. (2003). Молекулярна биология на гена. Издателска компания Benjamin-Cummings.
2. Balhorn, R. (2007). Протаминното семейство на ядрените протеини от сперматозоидите. Биология на генома, 8 (9), 227.
3. Darnell, JE, Lodish, HF, & Baltimore, D. (1990). Молекулярно-клетъчна биология. Научни американски книги.
4. Jiménez García, LF (2003). Клетъчна и молекулярна биология. Pearson Education of Mexico.
5. Lewin, B (2004). Гени VIII. Pearson Prentice Hall.
6. Teijón, JM (2006). Основи на структурната биохимия. Редакция Тебар.