NUKLEOPROTEINER: STRUKTUR, FUNKSJONER OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2026

Et nukleoprotein er enhver type protein som er strukturelt assosiert med en nukleinsyre - enten RNA (ribonukleinsyre) eller DNA (deoksyribonukleinsyre). De mest fremtredende eksemplene er ribosomer, nukleosomer og nukleokapsider i virus.

Imidlertid kan ikke noe protein som binder seg til DNA betraktes som et nukleoprotein. Disse kjennetegnes ved å danne stabile komplekser, og ikke en enkel forbigående forbindelse - lignende proteiner som medierer DNA-syntese og nedbrytning, som interagerer øyeblikkelig og kort.

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

Funksjonene til nukleoproteiner varierer mye, og avhenger av gruppen som skal studeres. For eksempel er histonens viktigste funksjon komprimering av DNA til nukleosomer, mens ribosomer deltar i syntesen av proteiner.

Struktur

Generelt består nukleoproteiner av en høy prosentandel av basiske aminosyrerester (lysin, arginin og histidin). Hvert nukleoprotein har sin egen spesielle struktur, men de konvergerer alle til å inneholde aminosyrer av denne typen.

Ved fysiologisk pH er disse aminosyrene positivt ladet, noe som favoriserer interaksjon med molekylene i genetisk materiale. Neste gang vil vi se hvordan disse interaksjonene oppstår.

Samspillets natur

Nukleinsyrer består av en ryggrad av sukker og fosfater, noe som gir dem en negativ ladning. Denne faktoren er nøkkelen til å forstå hvordan nukleoproteiner interagerer med nukleinsyrer. Bindingen som eksisterer mellom proteiner og genetisk materiale blir stabilisert av ikke-kovalente bindinger.

På samme måte, etter de grunnleggende prinsippene for elektrostatikk (Coulombs lov), finner vi at ladninger av forskjellige tegn (+ og -) tiltrekker hverandre.

Attraksjonen mellom de positive ladningene til proteinene og de negative ladningene av arvestoffet gir opphav til uspesifikke interaksjoner. I kontrast forekommer spesifikke forbindelser i visse sekvenser, for eksempel ribosomalt RNA.

Det er forskjellige faktorer som er i stand til å endre interaksjonene mellom proteinet og arvestoffet. Blant de viktigste er konsentrasjonene av salter, som øker ionestyrken i løsningen; Ionogene overflateaktive stoffer og andre kjemiske forbindelser av polar karakter, for eksempel fenol, formamid, blant andre.

Klassifisering og funksjoner

Nukleoproteiner er klassifisert i henhold til nukleinsyren de er bundet til. Dermed kan vi skille mellom to veldefinerte grupper: deoksyribonukleoproteiner og ribonukleoproteiner. Logisk sett er førstnevnte mål-DNA, og sistnevnte RNA.

Deoxyribonucleoproteins

Den mest fremtredende funksjonen til deoksyribonukleoproteiner er komprimering av DNA. Cellen står overfor en utfordring som virker nesten umulig å overvinne: å vikle nesten to meter DNA riktig inn i en mikroskopisk kjerne. Dette fenomenet kan oppnås takket være eksistensen av nukleoproteiner som organiserer strengen.

Denne gruppen er også assosiert med regulatoriske funksjoner i prosessene for replikasjon, DNA-transkripsjon, homolog rekombinasjon, blant andre.

ribonukleoproteiner

Ribonukleoproteiner har på sin side essensielle funksjoner, som spenner fra DNA-replikasjon til regulering av genuttrykk og regulering av RNAs sentrale metabolisme.

De er også relatert til beskyttende funksjoner, siden messenger-RNA aldri er fri i cellen, fordi det er utsatt for degradering. For å unngå dette assosierer en serie ribonukleoproteiner dette molekylet i beskyttende komplekser.

Vi finner det samme systemet i virus, som beskytter deres RNA-molekyler fra virkningen av enzymer som kan ødelegge det.

eksempler

histoner

Histoner tilsvarer proteinkomponenten i kromatin. De er de mest fremtredende innen denne kategorien, selv om vi også finner andre proteiner bundet til DNA som ikke er histoner, og er inkludert i en stor gruppe kalt ikke-histonproteiner.

Strukturelt sett er de de mest basale proteinene i kromatin. Og sett fra overflod, er de proporsjonale med mengden DNA.

Vi har fem slags histoner. Klassifiseringen var historisk basert på innholdet av basiske aminosyrer. Histonklassene er praktisk talt ufravikelige blant de eukaryote gruppene.

Denne evolusjonsbevaringen tilskrives den enorme rollen som histoner spiller i organiske vesener.

I tilfelle sekvensen som koder for histonendringer, vil organismen få alvorlige konsekvenser, siden dens DNA-emballasje vil være mangelfull. Dermed er naturlig utvalg ansvarlig for å eliminere disse ikke-funksjonelle variantene.

Blant de forskjellige gruppene er de mest konserverte histonene H3 og H4. Faktisk er sekvensene identiske i organismer så langt fra hverandre - fylogenetisk sett - som en ku og erter.

DNA spoler seg inn i det som er kjent som histonoktamer, og denne strukturen er nukleosomet - det første nivået av komprimering av genetisk materiale.

protaminer

Protaminer er små kjernefysiske proteiner (hos pattedyr er de sammensatt av et polypeptid på nesten 50 aminosyrer), preget av et høyt innhold av aminosyrerest arginin. Hovedrollen til protaminer er å erstatte histoner i den haploide fasen av spermatogenese.

Det er blitt foreslått at denne typen basiske proteiner er avgjørende for pakking og stabilisering av DNA i den mannlige gameten. De skiller seg fra histoner ved at det tillater tettere pakking.

I virveldyr er det funnet fra 1 til 15 kodende sekvenser for proteiner, alle gruppert på samme kromosom. Sekvenssammenligning antyder at de har utviklet seg fra histoner. De mest studerte hos pattedyr kalles P1 og P2.

ribosomer

Det mest iøynefallende eksemplet på proteiner som binder seg til RNA er i ribosomer. De er strukturer som er til stede i praktisk talt alle levende ting - fra små bakterier til store pattedyr.

Ribosomer har hovedfunksjonen ved å oversette RNA-meldingen til en aminosyresekvens.

De er et meget komplekst molekylært maskineri, sammensatt av ett eller flere ribosomale RNA og et sett med proteiner. Vi kan finne dem frie i cellecytoplasmaet, eller ellers forankret i det grove endoplasmatiske retikulumet (faktisk skyldes det "røffe" utseendet til dette kammeret ribosomer).

Det er forskjeller i størrelse og struktur på ribosomer mellom eukaryote og prokaryote organismer.

referanser

1. Baker, TA, Watson, JD, Bell, SP, Gann, A., Losick, MA, & Levine, R. (2003). Molekylærbiologi av genet. Benjamin-Cummings forlagsselskap.
2. Balhorn, R. (2007). Protaminfamilien til sædkjerneproteiner. 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). Grunnleggende om strukturell biokjemi. Redaksjonell Tébar.