Den SSB proteiner eller protein DNA-bindende enkelt bånd (fra engelsk " s lyske s trand DNA b inding proteiner") er proteiner ansvarlig stabilisere, beskytte og opprettholde transient enkelt DNA-bånd erholdt fra separasjonen av duplex-DNA bånd ved handling av helikase-proteiner.
Den genetiske informasjonen til en organisme er beskyttet og kodet i form av dobbeltbånd-DNA. For at den skal oversettes og replikeres, må den avvikles og uparmeres, og det er i denne prosessen SSB-proteiner deltar.
32 kDa (RPA32) fragment av et replikasjonsprotein En underenhet (Kilde: Jawahar Swaminathan og MSD-ansatte ved European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)
Disse proteinene binder kooperativt til andre forskjellige monomerer som deltar i å stabilisere deres med DNA og finnes i både prokaryoter og eukaryoter.
Escherichia coli SSB-proteiner (EcSSB) var de første proteinene av denne typen som ble beskrevet. Disse ble funksjonelt og strukturelt karakterisert og siden oppdagelsen deres har de blitt brukt som en studiemodell for denne klassen proteiner.
Eukaryote organismer har proteiner som ligner på SSB-proteiner fra bakterier, men i eukaryoter er disse kjent som RPA-proteiner eller replikasjonsproteiner A (Replication Protein A) som funksjonelt ligner SSB-er.
Siden oppdagelsen har beregningsmessig biokjemisk-funksjonell modellering blitt brukt til å studere interaksjonene mellom SSB-proteiner og enkeltstrenget DNA for å belyse deres rolle i de essensielle prosessene i genomet til forskjellige organismer.
kjennetegn
Disse typer proteiner finnes i alle livets riker, og selv om de har de samme funksjonelle egenskapene, er de strukturelt forskjellige, spesielt med tanke på deres konformasjonsendringer, som ser ut til å være spesifikke for hver type SSB-protein.
Alle disse proteinene har vist seg å dele et konservert domene som er involvert i enkeltbånd-DNA-binding og er kjent som oligonukleotid / oligosakkarid-bindingsdomene (finnes i litteraturen som OB-domene).
SSB-proteiner fra termofile bakterier som Thermus aquaticus har bemerkelsesverdige egenskaper, siden de har to OB-domener i hver underenhet, mens de fleste bakterier bare har ett av disse i hver underenhet.
De fleste SSB-proteiner binder ikke-spesifikt til enkeltbånd-DNA. Bindingen av hver SSB avhenger imidlertid av dens struktur, grad av samarbeidsevne, nivå av oligomerisering og forskjellige miljøforhold.
Konsentrasjonen av divalente magnesiumioner, konsentrasjonen av salter, pH, temperaturen, tilstedeværelsen av polyaminer, spermidin og spermin, er noen av de miljømessige forholdene som er studert in vitro som påvirker SSB-proteiners aktivitet.
Struktur
Bakterier har homo-tetrameriske SSB-proteiner, og hver underenhet har et enkelt OB-bindingsdomene. I motsetning til dette er virale SSB-proteiner, spesielt de fra mange bakteriofager, generelt mono- eller dimere.
I sin N-terminale ende har SSB-proteiner det DNA-bindende domenet, mens deres C-terminale ende er sammensatt av ni konserverte aminosyrer som er ansvarlige for protein-protein-interaksjoner.
Tre tryptofanrester i stillingene 40, 54 og 88 er restene som er ansvarlige for interaksjonen med DNA i bindingsdomenene. Disse formidler ikke bare stabiliseringen av DNA-protein-interaksjonen, men også rekrutteringen av de andre protein-underenhetene.
SSB-proteinet fra E. coli er blitt modellert i beregningsstudier, og det ble bestemt at det har en 74 kDa tetramerisk struktur, og at det binder seg til enkeltbånd-DNA takket være samarbeidsinteraksjonen mellom forskjellige SSB-lignende underenheter.
Archaea har også SSB-proteiner. Disse er monomere og har et enkelt DNA-bindende domene eller OB-domene.
I eukaryoter er RPA-proteiner strukturelt sett mer komplekse: De består av en heterotrimer (av tre forskjellige underenheter) kjent som RPA70, RPA32 og RPA14.
De har minst seks oligonukleotid / oligosakkarid-bindende domener, selv om foreløpig bare fire av disse stedene er nøyaktig kjent: tre i RPA70-underenheten, og en fjerde bosatt i RPA32-underenheten.
Egenskaper
SSB-proteiner har sentrale funksjoner i vedlikehold, pakking og organisering av genomet ved å beskytte og stabilisere enkeltstrengede DNA-tråder til tider når de blir utsatt for virkningen av andre enzymer.
Det er viktig å merke seg at disse proteinene ikke er de proteinene som er ansvarlige for å avvikle og åpne DNA-strengene. Dens funksjon er bare begrenset til å stabilisere DNA når det er i tilstanden til enkeltbånd-DNA.
Disse SSB-proteinene virker kooperativt, siden foreningen av et av dem letter foreningen av andre proteiner (SSB eller ikke). I metabolske prosesser av DNA blir disse proteinene betraktet som en slags pioner- eller primære proteiner.
I tillegg til å stabilisere enkeltstrengede DNA-bånd, har bindingen av disse proteinene til DNA den primære funksjonen å beskytte disse molekylene mot nedbrytning av type V endonukleaser.
SSB-proteiner deltar aktivt i DNA-replikeringsprosessene til praktisk talt alle levende organismer. Slike proteiner går videre etter hvert som replikasjonsgaffelen skrider frem, og holder de to foreldre-DNA-strengene atskilt, slik at de er i riktig stand til å fungere som maler.
eksempler
I bakterier stimulerer og stabiliserer SSB-proteiner RecA-proteinfunksjoner. Dette proteinet er ansvarlig for DNA-reparasjon (SOS-reaksjon), og for rekombinasjonsprosessen mellom komplementære enkeltbånd-DNA-molekyler.
Mutanter av E. coli som er genetisk konstruert for å oppnå mangelfulle SSB-proteiner blir raskt hemmet og oppfyller ikke sine funksjoner effektivt i DNA-replikasjon, reparasjon og rekombinasjon.
RPA-lignende proteiner kontrollerer cellesyklusprogresjon i eukaryote celler. Spesielt antas det at den cellulære konsentrasjonen av RPA4 kan ha en indirekte innflytelse på DNA-replikasjonstrinnet, det vil si ved høye konsentrasjoner av RPA4 blir denne prosessen hemmet.
Det har blitt antydet at uttrykk for RPA4 kan forhindre celleproliferasjon ved å hemme replikasjon og spille en rolle i opprettholdelse og markering av sunn cellelevedyktighet i dyreorganismer.
referanser
- Anthony, E., & Lohman, TM (2019, februar). Dynamikk av E. coli enkeltstrenget DNA-binding (SSB) protein-DNA-komplekser. I seminarer i celle- og utviklingsbiologi (bind 86, s. 102-111). Academic Press.
- Beernink, HT, & Morrical, SW (1999). RMPs: rekombinasjons / replikasjonsformidlingsproteiner. Trender i biokjemiske vitenskaper, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). Historien om SSB. Fremgang i biofysikk og molekylærbiologi, 127, 111-118.
- Byrne, BM, & Oakley, GG (2018, november). Replikeringsprotein A, avføringsmidlet som holder DNA regelmessig: Betydningen av RPA-fosforylering for å opprettholde genomstabilitet. I seminarer i celle- og utviklingsbiologi. 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). Påvente av kromosomal replikasjonsgaffelstans: SSB mål reparerer DNA-helikaser til aktive gafler. EMBO-journal, 26 (19), 4239-4251.