В SSB протеини свързване единична ивица (от английски език "или протеин ДНК и слабините и trand ДНК б inding протеини") са протеини отговорни стабилизират, защита и преходно поддържат единична ДНК ивица, получен от отделянето на дуплекс ДНК лента чрез действие на хеликазни протеини.
Генетичната информация на организма е защитена и кодирана под формата на двулентова ДНК. За да бъде преведен и повторен, той трябва да бъде развит и непроменен и именно в този процес участват протеините SSB.
Фрагмент от 32 kDa (RPA32) от репликационен протеин Субединица (Източник: Jawahar Swaminathan и MSD служители на Европейския институт по биоинформатика чрез Wikimedia Commons)
Тези протеини се свързват съвместно с други различни мономери, които участват в стабилизирането им с ДНК и се намират както в прокариотите, така и в еукариотите.
Escherichia coli SSB протеини (EcSSB) бяха първите белтъци от този тип, които бяха описани. Те бяха функционално и структурно характеризирани и от откриването им те се използват като модел за изследване на този клас протеини.
Еукариотичните организми притежават протеини, подобни на белтъците SSB на бактериите, но в еукариотите те са известни като RPA протеини или репликационни протеини A (Replication Protein A), които функционално са подобни на SSBs.
От откриването си досега се използва изчислително биохимично-функционално моделиране за изследване на взаимодействията между протеините SSB и едноверижната ДНК, за да се изясни тяхната роля в основните процеси в генома на различни организми.
характеристики
Тези видове протеини се срещат във всички кралства на живота и въпреки че споделят едни и същи функционални свойства, те са структурно различни, особено по отношение на конформационните им промени, които изглежда са специфични за всеки тип SSB протеин.
Установено е, че всички тези протеини споделят запазен домейн, който участва в едноядрена ДНК свързване и е известен като свързващ домен на олигонуклеотид / олигозахарид (намира се в литературата като ОБ домейн).
SSB протеините на термофилни бактерии като Thermus aquaticus имат забележителни характеристики, тъй като те имат по два OB домена във всяка субединица, докато повечето бактерии имат само един от тях във всяка субединица.
Повечето SSB протеини се свързват неспецифично с еднолентова ДНК. Въпреки това, свързването на всеки SSB зависи от неговата структура, степен на кооперативност, ниво на олигомеризация и различни условия на околната среда.
Концентрацията на двувалентни магнезиеви йони, концентрацията на соли, рН, температурата, присъствието на полиамини, спермидин и спермин са някои от условията на околната среда, изследвани in vitro, които най-много влияят върху активността на протеините SSB.
структура
Бактериите притежават хомотетрамерни SSB протеини и всяка субединица притежава един ОВ свързващ домен. За разлика от тях, вирусните SSB протеини, особено тези на много бактериофаги, обикновено са моно- или димерни.
В своя N-краен край, SSB протеините притежават ДНК-свързващия домен, докато С-крайният им край се състои от девет запазени аминокиселини, отговорни за взаимодействието на протеин-протеин.
Три остатъка от триптофан в позиции 40, 54 и 88 са остатъците, отговорни за взаимодействието с ДНК в свързващите домени. Те посредничат не само за стабилизирането на взаимодействието между ДНК и протеини, но и за набирането на останалите протеинови субединици.
SSB протеинът на E. coli е моделиран в изчислителни проучвания и е установено, че има 74 kDa тетрамерна структура и че се свързва към еднолентова ДНК благодарение на съвместното взаимодействие на различни SSB-подобни субединици.
Археите също притежават SSB протеини. Те са мономерни и имат единичен ДНК-свързващ домен или OB домейн.
При еукариотите RPA протеините са структурно казано по-сложни: те са съставени от хетеротример (от три различни субединици), известни като RPA70, RPA32 и RPA14.
Те притежават най-малко шест домена, свързващи олигонуклеотид / олигозахарид, въпреки че в момента само четири от тези сайтове са точно известни: три в субединицата RPA70 и четвърта, пребиваваща в субединицата RPA32.
Характеристика
SSB протеините имат ключови функции в поддържането, опаковането и организацията на генома, като защитават и стабилизират едноверижни ДНК вериги във времената, когато са изложени на действието на други ензими.
Важно е да се отбележи, че тези протеини не са протеините, отговорни за отвиването и отварянето на нишките на ДНК. Функцията му е ограничена само до стабилизиране на ДНК, когато тя е в състояние на еднолентова ДНК.
Тези SSB протеини действат съвместно, тъй като обединението на един от тях улеснява обединяването на други протеини (SSB или не). В метаболитните процеси на ДНК, тези протеини се разглеждат като вид пионерни или първични протеини.
В допълнение към стабилизирането на едноверижни ДНК ленти, свързването на тези протеини с ДНК има основната функция да защитава тези молекули от разграждане от ендонуклеази тип V.
Протеини от типа SSB участват активно в процесите на репликация на ДНК на почти всички живи организми. Такива протеини напредват с напредването на вилицата за репликация и поддържат двете родителски вериги ДНК разделени, така че да са в правилното състояние, за да действат като шаблони.
Примери
При бактериите SSB протеините стимулират и стабилизират белтъчните функции на RecA. Този протеин е отговорен за възстановяването на ДНК (SOS реакция) и за процеса на рекомбинация между комплементарни еднолентови ДНК молекули.
Мутанти на E. coli, генетично проектирани за получаване на дефектни протеини SSB, бързо се инхибират и не изпълняват ефективно функциите си в репликацията, възстановяването и рекомбинацията на ДНК.
RPA-подобни протеини контролират прогресията на клетъчния цикъл в еукариотните клетки. По-специално се смята, че клетъчната концентрация на RPA4 може да има косвено влияние върху етапа на репликация на ДНК, тоест при високи концентрации на RPA4 този процес се инхибира.
Предполага се, че експресията на RPA4 може да предотврати клетъчната пролиферация, като инхибира репликацията и играе роля в поддържането и маркирането на жизнеспособността на здравите клетки в животинските организми.
Препратки
- Anthony, E., & Lohman, TM (2019, февруари). Динамика на Е. coli едноверижни ДНК свързващи (SSB) протеиново-ДНК комплекси. На семинари по клетъчна и развитие на биологията (том 86, стр. 102-111). Академична преса.
- Beernink, HT, & Morrical, SW (1999). RMP: рекомбинация / репликация на медиаторни протеини. Тенденции в биохимичните науки, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). Приказката за SSB. Напредък в биофизиката и молекулярната биология, 127, 111-118.
- Byrne, BM, & Oakley, GG (2018, ноември). Репликационен протеин А, лаксативът, който поддържа ДНК редовен: Значението на фосфорилирането на RPA за поддържане стабилността на генома. На семинари по клетъчна и развитие биология. Академична преса
- Krebs, JE, Goldstein, ES и Kilpatrick, ST (2017). Гените на Lewin XII. Джоунс и Бартлет Обучение.
- Lecointe, F., Serena, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC,… & Pollard, P. (2007). Предвиждане на спиране на хромозомната репликация на вилицата: SSB цели ремонтират ДНК спирали до активни вилици. Списание EMBO, 26 (19), 4239-4251.