Den SSB-proteiner eller protein DNA-bindende enkelt bånd (fra det engelske " s lyske s trand DNA b BINDENDE proteiner") er proteiner ansvarlige stabiliserer, beskytte og forbigående opretholder enkelt DNA-bånd opnået fra separationen af duplex-DNA bånd ved hjælp af helikase-proteiner.
Den genetiske information om en organisme er beskyttet og kodet i form af dobbeltbånd-DNA. For at det kan oversættes og replikeres, skal det afvikles og parres, og det er i denne proces SSB-proteiner deltager.
32 kDa (RPA32) fragment af et replikationsprotein En underenhed (Kilde: Jawahar Swaminathan og MSD-personale ved Det Europæiske Bioinformatikinstitut via Wikimedia Commons)
Disse proteiner binder kooperativt med andre forskellige monomerer, der deltager i at stabilisere deres med DNA og findes i både prokaryoter og eukaryoter.
Escherichia coli SSB-proteiner (EcSSB) var de første proteiner af denne type, der blev beskrevet. Disse blev funktionelt og strukturelt karakteriseret, og siden deres opdagelse er de blevet brugt som en studiemodel for denne klasse af proteiner.
Eukaryote organismer besidder proteiner, der ligner bakteriernes SSB-proteiner, men i eukaryoter er disse kendt som RPA-proteiner eller replikationsproteiner A (replikationsprotein A), som funktionelt ligner SSB'er.
Siden dens opdagelse er beregningsmæssig biokemisk-funktionel modellering blevet brugt til at undersøge interaktioner mellem SSB-proteiner og enkeltstrenget DNA for at belyse deres rolle i de væsentlige processer i genomet i forskellige organismer.
egenskaber
Disse typer proteiner findes i alle kongeriger i livet, og selvom de har de samme funktionelle egenskaber, er de strukturelt forskellige, især med hensyn til deres konformationelle ændringer, som synes at være specifikke for hver type SSB-protein.
Alle disse proteiner har vist sig at dele et konserveret domæne, der er involveret i enkeltbånd-DNA-binding og er kendt som oligonucleotid / oligosaccharid-bindingsdomænet (findes i litteraturen som OB-domænet).
SSB-proteiner fra termofile bakterier såsom Thermus aquaticus har bemærkelsesværdige egenskaber, da de har to OB-domæner i hver underenhed, mens de fleste bakterier kun har et af disse i hver underenhed.
De fleste SSB-proteiner binder ikke-specifikt til enkeltbånd-DNA. Imidlertid afhænger bindingen af hver SSB af dens struktur, grad af kooperativitet, niveau af oligomerisering og forskellige miljøbetingelser.
Koncentrationen af divalente magnesiumioner, koncentrationen af salte, pH, temperaturen, tilstedeværelsen af polyaminer, spermidin og spermin, er nogle af de miljøbetingelser, der er undersøgt in vitro, der mest påvirker aktiviteten af SSB-proteiner.
Struktur
Bakterier har homo-tetrameriske SSB-proteiner, og hver underenhed besidder et enkelt OB-bindingsdomæne. I modsætning hertil er virale SSB-proteiner, især proteiner fra mange bakteriofager, generelt mono- eller dimere.
Ved deres N-terminale ende besidder SSB-proteiner det DNA-bindende domæne, medens deres C-terminale ende er sammensat af ni konserverede aminosyrer, der er ansvarlige for protein-protein-interaktioner.
Tre tryptophan-rester i positionerne 40, 54 og 88 er resterne, der er ansvarlige for interaktionen med DNA i bindingsdomænerne. Disse formidler ikke kun stabiliseringen af DNA-protein-interaktionen, men også rekrutteringen af de andre protein-underenheder.
SSB-proteinet fra E. coli er blevet modelleret i beregningsundersøgelser, og det er blevet bestemt, at det har en 74 kDa tetramerisk struktur, og at det binder til enkeltbånd-DNA takket være den samarbejdsmæssige interaktion mellem forskellige SSB-lignende underenheder.
Archaea har også SSB-proteiner. Disse er monomere og har et enkelt DNA-bindende domæne eller OB-domæne.
I eukaryoter er RPA-proteiner strukturelt set mere komplekse: De består af en heterotrimer (af tre forskellige underenheder) kendt som RPA70, RPA32 og RPA14.
De har mindst seks oligonucleotid / oligosaccharid-bindende domæner, skønt der i øjeblikket kun fire af disse steder er nøjagtigt kendt: tre i RPA70-underenheden og en fjerde, der er bosiddende i RPA32-underenheden.
Funktioner
SSB-proteiner har nøglefunktioner i vedligeholdelse, pakning og organisering af genomet ved at beskytte og stabilisere enkeltstrengede DNA-strenge på tidspunkter, hvor de udsættes for virkningen af andre enzymer.
Det er vigtigt at bemærke, at disse proteiner ikke er de proteiner, der er ansvarlige for afvikling og åbning af DNA-strengene. Dets funktion er kun begrænset til at stabilisere DNA, når det er i tilstanden af enkeltbånd-DNA.
Disse SSB-proteiner fungerer kooperativt, da foreningen af en af dem letter foreningen af andre proteiner (SSB eller ej). I de metabolske processer af DNA betragtes disse proteiner som en slags pioner eller primære proteiner.
Ud over at stabilisere enkeltstrengede DNA-bånd har bindingen af disse proteiner til DNA den primære funktion til at beskytte disse molekyler mod nedbrydning af type V-endonukleaser.
Proteiner af SSB-type deltager aktivt i DNA-replikationsprocesserne for stort set alle levende organismer. Sådanne proteiner skrider frem, efterhånden som replikationsgaflen skrider frem, og holder de to forældres DNA-strenge adskilte, så de er i den rette stand til at fungere som skabeloner.
eksempler
I bakterier stimulerer og stabiliserer SSB-proteiner RecA-proteinfunktioner. Dette protein er ansvarligt for DNA-reparation (SOS-reaktion) og for rekombinationsprocessen mellem komplementære enkeltbånd-DNA-molekyler.
Mutanter af E. coli, der er genetisk konstrueret til opnåelse af defekte SSB-proteiner, inhiberes hurtigt og udfører ikke effektivt deres funktioner i DNA-replikation, reparation og rekombination.
RPA-lignende proteiner kontrollerer cellecyklusprogression i eukaryote celler. Det antages specifikt, at den cellulære koncentration af RPA4 kan have en indirekte indflydelse på DNA-replikationstrinnet, dvs. ved høje koncentrationer af RPA4 hæmmes denne proces.
Det er blevet antydet, at ekspressionen af RPA4 kan forhindre celleproliferation ved at hæmme replikation og spille en rolle i opretholdelse og markering af sund celleviabilitet i dyreorganismer.
Referencer
- Anthony, E., & Lohman, TM (2019, februar). Dynamik af E. coli-enkeltstrenget DNA-binding (SSB) protein-DNA-komplekser. I seminarer i celle- og udviklingsbiologi (bind 86, s. 102-111). Academic Press.
- Beernink, HT, & Morrical, SW (1999). RMP'er: rekombination / replikationsformidlerproteiner. Tendenser inden for biokemiske videnskaber, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). Historien om SSB. Fremskridt inden for biofysik og molekylærbiologi, 127, 111-118.
- Byrne, BM, & Oakley, GG (2018, november). Replikeringsprotein A, afføringsmidlet, der holder DNA regelmæssigt: Betydningen af RPA-phosphorylering for at opretholde genomstabilitet. I seminarer i celle- og udviklingsbiologi. 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). Forudser kromosomal replikationsgaffelstop: SSB-mål reparerer DNA-helikaser til aktive gafler. EMBO-tidsskriftet, 26 (19), 4239-4251.