NUCLEOPROTEINE: STRUCTURĂ, FUNCȚII ȘI EXEMPLE - BIOLOGIE - 2025

O nucleoproteină este orice tip de proteină care este asociată structural cu un acid nucleic - fie ARN (acid ribonucleic), fie ADN (acid dezoxiribonucleic). Cele mai proeminente exemple sunt ribozomi, nucleozomi și nucleocapside la viruși.

Cu toate acestea, orice proteină care se leagă de ADN nu poate fi considerată nucleoproteină. Acestea se caracterizează prin formarea unor complexe stabile, și nu printr-o asociere tranzitorie simplă - cum ar fi proteinele care mediază sinteza și degradarea ADN-ului, care interacționează momentan și pe scurt.

Histonele sunt un tip de nucleoproteină proeminentă. Sursa: Asasia, de la Wikimedia Commons

Funcțiile nucleoproteinelor variază mult și depind de grupul de studiat. De exemplu, funcția principală a histonelor este compactarea ADN-ului în nucleozomi, în timp ce ribozomii participă la sinteza proteinelor.

Structura

În general, nucleoproteinele sunt constituite dintr-un procent ridicat de reziduuri de aminoacizi de bază (lizină, arginină și histidină). Fiecare nucleoproteină are propria structură particulară, dar toate converg pentru a conține aminoacizi de acest tip.

La pH fiziologic, acești aminoacizi sunt încărcați pozitiv, ceea ce favorizează interacțiunile cu moleculele materialului genetic. În continuare vom vedea cum se produc aceste interacțiuni.

Natura interacțiunii

Acizii nucleici sunt alcătuiți dintr-o coloană vertebrală din zaharuri și fosfați, ceea ce le conferă o încărcare negativă. Acest factor este esențial pentru înțelegerea modului în care nucleoproteinele interacționează cu acizii nucleici. Legătura care există între proteine ​​și materialul genetic este stabilizată prin legături ne-covalente.

De asemenea, urmând principiile de bază ale electrostaticii (legea lui Coulomb), descoperim că sarcinile cu semne diferite (+ și -) se atrag reciproc.

Atracția dintre încărcările pozitive ale proteinelor și sarcinile negative ale materialului genetic dă naștere la interacțiuni nespecifice. În schimb, joncțiuni specifice apar în anumite secvențe, cum ar fi ARN ribozomal.

Există diferiți factori care sunt capabili să modifice interacțiunile dintre proteină și materialul genetic. Printre cele mai importante sunt concentrațiile de săruri, care cresc rezistența ionică în soluție; Surfactanți ionogeni și alți compuși chimici de natură polară, cum ar fi fenolul, formamida, printre altele.

Clasificare și funcții

Nucleoproteinele sunt clasificate în funcție de acidul nucleic de care sunt atașate. Astfel, putem distinge două grupuri bine definite: dezoxiribonucleoproteine ​​și ribonucleoproteine. În mod logic, fostul ADN țintă, iar al doilea ARN.

Deoxyribonucleoproteins

Cea mai proeminentă funcție a dezoxiribonucleoproteinelor este compactarea ADN-ului. Celula se confruntă cu o provocare care pare aproape imposibil de depășit: înfășurarea corectă a aproape doi metri de ADN într-un nucleu microscopic. Acest fenomen poate fi realizat datorită existenței nucleoproteinelor care organizează catena.

Acest grup este, de asemenea, asociat cu funcții de reglare în procesele de replicare, transcripția ADN-ului, recombinarea omologă, printre altele.

ribonucleoproteins

Ribonucleoproteinele, din partea lor, îndeplinesc funcții esențiale, care variază de la replicarea ADN-ului la reglarea expresiei genice și reglarea metabolismului central al ARN.

Ele sunt, de asemenea, legate de funcțiile de protecție, deoarece ARN-ul mesager nu este niciodată liber în celulă, deoarece este predispus la degradare. Pentru a evita acest lucru, o serie de ribonucleoproteine ​​se asociază cu această moleculă în complexe protectoare.

Găsim același sistem și la viruși, care protejează moleculele lor de ARN de acțiunea enzimelor care ar putea să îl degradeze.

Exemple

histone

Histonele corespund componentei proteice a cromatinei. Sunt cele mai proeminente din această categorie, deși găsim și alte proteine ​​legate de ADN care nu sunt histone și sunt incluse într-un grup mare numit proteine ​​non-histone.

Structural, sunt cele mai de bază proteine ​​din cromatină. Și, din punct de vedere al abundenței, acestea sunt proporționale cu cantitatea de ADN.

Avem cinci tipuri de histone. Clasificarea sa s-a bazat, istoric, pe conținutul de aminoacizi de bază. Clasele de histone sunt practic invariabile în rândul grupurilor eucariote.

Această conservare evolutivă este atribuită rolului enorm pe care îl joacă histonele în ființele organice.

În cazul în care secvența care codifică orice histonă se schimbă, organismul se va confrunta cu consecințe grave, deoarece ambalajul său ADN va fi defect. Astfel, selecția naturală este responsabilă pentru eliminarea acestor variante nefuncționale.

Dintre diferitele grupuri, cele mai conservate sunt histonele H3 și H4. De fapt, secvențele sunt identice în organisme la fel de îndepărtate - filogenetic vorbind - ca o vacă și o mazăre.

ADN-ul se înfășoară în ceea ce este cunoscut sub numele de histon octamer, iar această structură este nucleozomul - primul nivel de compactare a materialului genetic.

protamina

Protaminele sunt proteine ​​nucleare mici (la mamifere sunt compuse dintr-un polipeptid de aproape 50 de aminoacizi), caracterizate prin faptul că au un conținut ridicat de resturi de aminoacid arginină. Rolul principal al protaminelor este înlocuirea histonelor în faza haploidă a spermatogenezei.

S-a propus ca aceste tipuri de proteine ​​de bază să fie cruciale pentru ambalarea și stabilizarea ADN-ului în gametul masculin. Acestea diferă de histone prin faptul că permite ambalarea mai densă.

La vertebrate, de la 1 la 15 secvențe de codificare pentru proteine ​​au fost găsite, toate grupate pe același cromozom. Comparația secvențelor sugerează că au evoluat de la histone. Cele mai studiate la mamifere se numesc P1 și P2.

ribozomii

Cel mai vizibil exemplu de proteine ​​care se leagă de ARN este în ribozomi. Sunt structuri prezente în practic toate ființele vii - de la mici bacterii la mamifere mari.

Ribozomii au funcția principală de a transpune mesajul ARN într-o secvență de aminoacizi.

Sunt un utilaj molecular extrem de complex, format din unul sau mai multe ARN ribozomale și un set de proteine. Le putem găsi libere în citoplasma celulară, sau ancorate în reticulul endoplasmic dur (de fapt, aspectul „dur” al acestui compartiment se datorează ribozomilor).

Există diferențe între mărimea și structura ribozomilor între organismele eucariote și procariote.

Referințe

1. Baker, TA, Watson, JD, Bell, SP, Gann, A., Losick, MA, & Levine, R. (2003). Biologia moleculară a genei. Editura Benjamin-Cummings.
2. Balhorn, R. (2007). Familia de protamine a proteinelor nucleare din spermă. Biologie genomatică, 8 (9), 227.
3. Darnell, JE, Lodish, HF și Baltimore, D. (1990). Biologia celulelor moleculare. Cărți științifice americane.
4. Jiménez García, LF (2003). Biologie celulară și moleculară. Pearson Education din Mexic.
5. Lewin, B (2004). Genele VIII. Sala Pearson Prentice.
6. Teijón, JM (2006). Fundamentele biochimiei structurale. Editorial Tébar.