Den SSB-proteiner eller protein DNA-bindande enda band (från det engelska " s ljumske s trand DNA b inding proteiner") är proteiner ansvariga stabilisera, skydda och transient upprätthålla enda DNA-band som erhållits från separationen av duplex-DNA band av action av helikasproteiner.
Den genetiska informationen om en organisme skyddas och kodas i form av dubbelband-DNA. För att det ska översättas och replikeras måste det lindas upp och vara ihopkopplat, och det är i denna process SSB-proteinerna deltar.
32 kDa (RPA32) fragment av ett replikationsprotein En underenhet (Källa: Jawahar Swaminathan och MSD-personal vid European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)
Dessa proteiner binder kooperativt med andra olika monomerer som deltar i att stabilisera deras med DNA och finns i både prokaryoter och eukaryoter.
Escherichia coli SSB-proteiner (EcSSB) var de första proteinerna av denna typ som beskrivs. Dessa kännetecknades funktionellt och strukturellt och sedan upptäckten har de använts som en studiemodell för denna klass av proteiner.
Eukaryota organismer har proteiner som liknar SSB-proteiner från bakterier, men i eukaryoter är dessa kända som RPA-proteiner eller replikationsproteiner A (replikationsprotein A) som funktionellt liknar SSB: er.
Sedan upptäckten har beräkningsmässig biokemisk-funktionell modellering använts för att studera interaktioner mellan SSB-proteiner och enkelsträngat DNA för att belysa deras roll i de väsentliga processerna i genomet hos olika organismer.
egenskaper
Dessa typer av proteiner finns i alla livsrikedomar och även om de har samma funktionella egenskaper är de strukturellt olika, särskilt när det gäller deras konformationella förändringar, som verkar vara specifika för varje typ av SSB-protein.
Alla dessa proteiner har visat sig ha en konserverad domän som är involverad i DNA-bindning med enband och är känd som den oligonukleotid / oligosackaridbindande domänen (finns i litteraturen som OB-domänen).
SSB-proteiner från termofila bakterier som Thermus aquaticus har anmärkningsvärda egenskaper, eftersom de har två OB-domäner i varje underenhet, medan de flesta bakterier endast har en av dessa i varje underenhet.
De flesta SSB-proteiner binder icke-specifikt till enkelband-DNA. Emellertid beror bindningen av varje SSB på dess struktur, grad av kooperativitet, nivå av oligomerisering och olika miljöförhållanden.
Koncentrationen av tvåvärda magnesiumjoner, koncentrationen av salter, pH, temperaturen, närvaron av polyaminer, spermidin och spermin, är några av de miljöförhållanden som studerats in vitro som påverkar SSB-proteinernas aktivitet.
Strukturera
Bakterier har homo-tetrameriska SSB-proteiner och varje underenhet har en enda OB-bindningsdomän. Däremot är virala SSB-proteiner, särskilt de från många bakteriofager, i allmänhet mono- eller dimera.
Vid deras N-terminala ände har SSB-proteiner den DNA-bindande domänen, medan deras C-terminala ände består av nio konserverade aminosyror som är ansvariga för protein-protein-interaktioner.
Tre tryptofanrester i positionerna 40, 54 och 88 är resterna som är ansvariga för interaktionen med DNA i bindningsdomänerna. Dessa förmedlar inte bara stabiliseringen av DNA-proteininteraktion, utan också rekryteringen av de andra proteinsubenheterna.
SSB-proteinet från E. coli har modellerats i beräkningsstudier och det har fastställts att det har en 74 kDa tetramerisk struktur och att det binder till enkelbands-DNA tack vare samverkande interaktion mellan olika SSB-liknande subenheter.
Archaea har också SSB-proteiner. Dessa är monomera och har en enda DNA-bindande domän eller OB-domän.
I eukaryoter är RPA-proteiner, strukturellt sett, mer komplexa: de består av en heterotrimer (av tre olika underenheter) känd som RPA70, RPA32 och RPA14.
De har minst sex oligonukleotid / oligosackarid-bindande domäner, även om för närvarande endast fyra av dessa ställen är exakt kända: tre i RPA70-underenheten, och en fjärde bosatt i RPA32-underenheten.
Funktioner
SSB-proteiner har nyckelfunktioner i underhåll, förpackning och organisering av genomet genom att skydda och stabilisera enkelsträngade DNA-strängar ibland när de utsätts för verkan av andra enzymer.
Det är viktigt att notera att dessa proteiner inte är de proteiner som är ansvariga för att lossa och öppna DNA-strängarna. Dess funktion är begränsad endast för att stabilisera DNA när det är i tillståndet med enkelbands-DNA.
Dessa SSB-proteiner verkar kooperativt, eftersom föreningen av ett av dem underlättar sammanslagningen av andra proteiner (SSB eller inte). I metabola processer av DNA betraktas dessa proteiner som ett slags pionjär- eller primära proteiner.
Förutom att stabilisera enkelsträngade DNA-band har bindningen av dessa proteiner till DNA den primära funktionen att skydda dessa molekyler från nedbrytning med endonukleaser av typ V.
Proteiner av SSB-typ deltar aktivt i DNA-replikeringsprocesserna för praktiskt taget alla levande organismer. Sådana proteiner fortskrider när replikationsgaffeln fortskrider och håller de två föräldrarnas DNA-strängar åtskilda så att de är i rätt skick för att fungera som mallar.
exempel
I bakterier stimulerar och stabiliserar SSB-proteiner RecA-proteinfunktioner. Detta protein ansvarar för DNA-reparation (SOS-reaktion) och för rekombinationsprocessen mellan komplementära DNA-molekyler med enband.
Mutanter av E. coli som är genetiskt konstruerade för att erhålla defekta SSB-proteiner inhiberas snabbt och uppfyller inte effektivt sina funktioner i DNA-replikering, reparation och rekombination.
RPA-liknande proteiner styr cellcykelprogression i eukaryota celler. Specifikt antas det att cellkoncentrationen av RPA4 kan ha ett indirekt inflytande på DNA-replikationssteget, det vill säga vid höga koncentrationer av RPA4 hämmas denna process.
Det har föreslagits att uttrycket av RPA4 kan förhindra cellförökning genom att hämma replikation och spela en roll i upprätthållandet och märkningen av hälsosam cellviabilitet i djurorganismer.
referenser
- Anthony, E., & Lohman, TM (2019, februari). Dynamik av E. coli enkelsträngat DNA-bindande (SSB) protein-DNA-komplex. I seminarier i cell- och utvecklingsbiologi (vol. 86, sid. 102-111). Academic Press.
- Beernink, HT, & Morrical, SW (1999). RMP: rekombination / replikationsförmedlarproteiner. Trender i biokemiska vetenskaper, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). Berättelsen om SSB. Framsteg inom biofysik och molekylärbiologi, 127, 111-118.
- Byrne, BM, & Oakley, GG (2018, november). Replikeringsprotein A, laxermedel som håller DNA regelbundet: Betydelsen av RPA-fosforylering för att bibehålla genomstabilitet. I seminarier i cell- och utvecklingsbiologi. Academic Press
- Krebs, JE, Goldstein, ES, & Kilpatrick, ST (2017). Lewins gener XII. Jones & Bartlett Learning.
- Lecointe, F., Serena, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC, … & Pollard, P. (2007). Påväntande av kromosomal replikationsgaffelstopp: SSB-mål reparerar DNA-helikaser till aktiva gafflar. EMBO-tidskriften, 26 (19), 4239-4251.