NUKLEOPROTEINER: STRUKTUR, FUNKTIONER OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

Et nukleoprotein er enhver type protein, der strukturelt er forbundet med en nukleinsyre - enten RNA (ribonukleinsyre) eller DNA (deoxyribonukleinsyre). De mest fremtrædende eksempler er ribosomer, nukleosomer og nukleocapsider i vira.

Imidlertid kan ethvert protein, der binder til DNA, ikke betragtes som et nukleoprotein. Disse er kendetegnet ved dannelse af stabile komplekser og ikke en simpel forbigående lignende proteiner, som medierer DNA-syntese og nedbrydning, som interagerer øjeblikkeligt og kort.

Histoner er en type fremtrædende nukleoprotein. Kilde: Asasia, fra Wikimedia Commons

Funktionerne af nukleoproteiner varierer vidt og afhænger af gruppen, der skal undersøges. For eksempel er histones vigtigste funktion komprimering af DNA til nukleosomer, mens ribosomer deltager i syntesen af ​​proteiner.

Struktur

Generelt består nukleoproteiner ud af en høj procentdel af basiske aminosyrerester (lysin, arginin og histidin). Hvert nukleoprotein har sin egen særlige struktur, men de konvergerer alle til at indeholde aminosyrer af denne type.

Ved fysiologisk pH er disse aminosyrer positivt ladede, hvilket favoriserer interaktion med molekylerne af genetisk materiale. Dernæst vil vi se, hvordan disse interaktioner forekommer.

Samspillets art

Nukleinsyrer består af en rygrad med sukker og fosfater, hvilket giver dem en negativ ladning. Denne faktor er nøglen til at forstå, hvordan nukleoproteiner interagerer med nukleinsyrer. Bindingen, der findes mellem proteiner og genetisk materiale, stabiliseres ved ikke-kovalente bindinger.

På samme måde finder vi, at de grundlæggende principper for elektrostatik (Coulombs lov) finder, at ladninger af forskellige tegn (+ og -) tiltrækker hinanden.

Tiltrækningen mellem de positive ladninger af proteinerne og de negative ladninger af det genetiske materiale giver anledning til ikke-specifikke interaktioner. I modsætning hertil forekommer specifikke forbindelser i visse sekvenser, såsom ribosomalt RNA.

Der er forskellige faktorer, der er i stand til at ændre interaktionerne mellem proteinet og det genetiske materiale. Blandt de vigtigste er koncentrationer af salte, der øger ionstyrken i opløsningen; Ionogene overfladeaktive stoffer og andre kemiske forbindelser af polær karakter, såsom phenol, formamid, blandt andre.

Klassificering og funktioner

Nukleoproteiner klassificeres i henhold til den nukleinsyre, som de er bundet til. Således kan vi skelne mellem to veldefinerede grupper: deoxyribonucleoproteins og ribonucleoproteins. Logisk set er det førstnævnte mål-DNA og det sidstnævnte RNA.

Deoxyribonucleoproteins

Deoxyribonucleoproteins mest fremtrædende funktion er komprimering af DNA. Cellen står overfor en udfordring, som synes næsten umulig at overvinde: korrekt at vikle næsten to meter DNA ind i en mikroskopisk kerne. Dette fænomen kan opnås takket være eksistensen af ​​nukleoproteiner, der organiserer strengen.

Denne gruppe er også forbundet med regulatoriske funktioner i replikationsprocesserne, DNA-transkription, homolog rekombination, blandt andre.

ribonucleoproteiner

Ribonukleoproteiner udfører på deres side væsentlige funktioner, der spænder fra DNA-replikation til regulering af genekspression og regulering af den centrale metabolisme af RNA.

De er også relateret til beskyttelsesfunktioner, da messenger-RNA aldrig er fri i cellen, fordi det er tilbøjelig til nedbrydning. For at undgå dette associeres en række ribonukleoproteiner med dette molekyle i beskyttende komplekser.

Vi finder det samme system i vira, der beskytter deres RNA-molekyler mod virkningen af ​​enzymer, der kan nedbryde det.

eksempler

histoner

Histoner svarer til proteinkomponenten i chromatin. De er de mest fremtrædende inden for denne kategori, selvom vi også finder andre proteiner bundet til DNA, som ikke er histoner, og er inkluderet i en stor gruppe kaldet ikke-histonproteiner.

Strukturelt set er de de mest basale proteiner i kromatin. Og set fra overflod er de proportionale med mængden af ​​DNA.

Vi har fem slags histoner. Dets klassificering var historisk baseret på indholdet af basiske aminosyrer. Histonklasserne er praktisk talt uundgåelige blandt de eukaryote grupper.

Denne evolutionære bevaring tilskrives den enorme rolle, som histoner spiller i organiske væsener.

I tilfælde af at sekvensen, der koder for enhver histonændring, vil organismen have alvorlige konsekvenser, da dens DNA-emballage vil være defekt. Naturlig selektion er således ansvarlig for at eliminere disse ikke-funktionelle varianter.

Blandt de forskellige grupper er de mest konserverede histoner H3 og H4. Faktisk er sekvenserne identiske i organismer så langt fra hinanden - fylogenetisk set - som en ko og ærter.

DNA spoler sig ind i det, der er kendt som histonoktamer, og denne struktur er nukleosomet - det første niveau af komprimering af genetisk materiale.

protaminer

Protaminer er små nukleare proteiner (hos pattedyr er de sammensat af et polypeptid på næsten 50 aminosyrer), kendetegnet ved at have et højt indhold af aminosyreresten arginin. Hovedrollen for protaminer er at erstatte histoner i den haploide fase af spermatogenesen.

Det er blevet foreslået, at disse typer basiske proteiner er afgørende for emballering og stabilisering af DNA i det mandlige gamet. De adskiller sig fra histoner, idet det tillader tættere pakning.

I hvirveldyr er der fundet fra 1 til 15 kodende sekvenser for proteiner, alle grupperet på det samme kromosom. Sekvenssammenligning antyder, at de har udviklet sig fra histoner. De mest studerede hos pattedyr kaldes P1 og P2.

ribosomer

Det mest iøjnefaldende eksempel på proteiner, der binder til RNA, er i ribosomer. Det er strukturer, der findes i stort set alle levende ting - fra små bakterier til store pattedyr.

Ribosomer har hovedfunktionen ved at oversætte RNA-meddelelsen til en aminosyresekvens.

De er et meget komplekst molekylært maskineri, der består af et eller flere ribosomale RNA'er og et sæt proteiner. Vi kan finde dem frie i cellecytoplasmaet eller ellers forankret i det ru endoplasmatiske retikulum (faktisk skyldes det "ru" udseende i dette rum på ribosomer).

Der er forskelle i størrelse og struktur på ribosomer mellem eukaryote og prokaryote organismer.

Referencer

1. Baker, TA, Watson, JD, Bell, SP, Gann, A., Losick, MA, & Levine, R. (2003). Molekylærbiologi af genet. Benjamin-Cummings forlagsvirksomhed.
2. Balhorn, R. (2007). Protaminfamilien af ​​spermkerneproteiner. Genom biologi, 8 (9), 227.
3. Darnell, JE, Lodish, HF, & Baltimore, D. (1990). Molekylær cellebiologi. Scientific American Books.
4. Jiménez García, LF (2003). Cellulær og molekylærbiologi. Pearson Education of Mexico.
5. Lewin, B (2004). Gener VIII. Pearson Prentice Hall.
6. Teijón, JM (2006). Grundlæggende elementer i strukturel biokemi. Redaktionel Tébar.