SSB proteine sau proteină ADN bandă unică de legare (din limba engleză „ s regiunea inghinala s ADN TRAND b această constatare proteine“) sunt proteine responsabile stabilizează, proteja și tranzitor mențin banda singur ADN obținut din separarea ADN duplex bandă prin acțiunea proteinelor elicazei.
Informațiile genetice ale unui organism sunt protejate și codificate sub forma ADN-ului cu bandă dublă. Pentru ca acesta să fie tradus și replicat, trebuie să fie nefondat și nepereche și în acest proces participă proteinele SSB.
Fragment de 32 kDa (RPA32) dintr-o subunitate de proteină A de replicare (Sursa: Jawahar Swaminathan și personalul MSD de la Institutul European de Bioinformatică prin Wikimedia Commons)
Aceste proteine se leagă cooperativ cu alți monomeri diferiți care participă la stabilizarea lor cu ADN și se găsesc atât în procariote, cât și în eucariote.
Proteinele SSB de Escherichia coli (EcSSB) au fost primele proteine de acest tip descrise. Acestea au fost caracterizate funcțional și structural și de la descoperirea lor au fost utilizate ca model de studiu pentru această clasă de proteine.
Organismele eucariote posedă proteine similare cu proteinele SSB ale bacteriilor, dar în eucariote acestea sunt cunoscute sub numele de proteine RPA sau proteine de replicare A (Proteina de replicare A), care sunt similare funcțional cu SSB-urile.
De la descoperirea sa, modelarea biochimico-funcțională de calcul a fost utilizată pentru a studia interacțiunile dintre proteinele SSB și ADN-ul monocatenar, pentru a elucida rolul lor în procesele esențiale ale genomului diferitelor organisme.
caracteristici
Aceste tipuri de proteine se găsesc în toate regnurile vieții și, deși au aceleași proprietăți funcționale, sunt diferite din punct de vedere structural, mai ales în ceea ce privește modificările conformaționale ale acestora, care par a fi specifice pentru fiecare tip de proteină SSB.
S-a descoperit că toate aceste proteine au un domeniu conservat care este implicat în legarea ADN-ului cu o singură bandă și este cunoscut sub numele de domeniu de legare oligonucleotide / oligozaharide (găsit în literatura de specialitate ca domeniu OB).
Proteinele SSB ale bacteriilor termofile precum Thermus aquaticus au caracteristici remarcabile, deoarece au două domenii OB în fiecare subunitate, în timp ce majoritatea bacteriilor au doar una dintre acestea în fiecare subunitate.
Majoritatea proteinelor SSB se leagă nespecific de ADN-ul cu o singură bandă. Cu toate acestea, legarea fiecărui SSB depinde de structura sa, de gradul de cooperare, de nivelul oligomerizării și de diverse condiții de mediu.
Concentrația ionilor divalenți de magneziu, concentrația sărurilor, pH-ul, temperatura, prezența poliaminelor, spermidinei și spermei, sunt câteva dintre condițiile de mediu studiate in vitro care afectează cel mai mult activitatea proteinelor SSB.
Structura
Bacteriile posedă proteine SSB homo-tetramerice și fiecare subunitate posedă un singur domeniu de legare OB. În schimb, proteinele SSB virale, în special cele din numeroase bacteriofage, sunt în general mono- sau dimerice.
La capătul lor N-terminal, proteinele SSB dețin domeniul de legare la ADN, în timp ce capătul lor C-terminal este compus din nouă aminoacizi conservați responsabili de interacțiunile proteină-proteină.
Trei reziduuri de triptofan la pozițiile 40, 54 și 88 sunt reziduurile responsabile de interacțiunea cu ADN în domeniile de legare. Acestea mediază nu numai stabilizarea interacțiunii ADN-proteine, ci și recrutarea celorlalte subunități proteice.
Proteina SSB a E. coli a fost modelată în studii de calcul și s-a stabilit că are o structură tetramerică de 74 kDa și că se leagă de ADN-ul unei singure benzi datorită interacțiunii de cooperare a diferitelor subunități asemănătoare SSB.
Archaea posedă, de asemenea, proteine SSB. Acestea sunt monomerice și au un singur domeniu de legare ADN sau domeniu OB.
În eucariote, proteinele RPA sunt, structural vorbind, mai complexe: sunt formate dintr-un heterotrimer (din trei subunități diferite) cunoscute sub numele de RPA70, RPA32 și RPA14.
Dețin cel puțin șase domenii de legare la oligonucleotide / oligozaharide, deși în prezent doar patru dintre aceste site-uri sunt cunoscute cu precizie: trei în subunitatea RPA70 și o a patra care locuiește în subunitatea RPA32.
Caracteristici
Proteinele SSB au funcții cheie în întreținerea, ambalarea și organizarea genomului prin protejarea și stabilizarea catenelor ADN monocatenare în momentele în care sunt expuse prin acțiunea altor enzime.
Este important de menționat că aceste proteine nu sunt proteinele responsabile pentru desfășurarea și deschiderea catenelor de ADN. Funcția sa este restricționată doar la stabilizarea ADN-ului atunci când este în condiția ADN-ului cu o singură bandă.
Aceste proteine SSB acționează în mod cooperativ, deoarece unirea uneia dintre ele facilitează unirea altor proteine (SSB sau nu). În procesele metabolice ale ADN-ului, aceste proteine sunt considerate ca un fel de proteine pioniere sau primare.
În plus față de stabilizarea benzilor ADN monocatenare, legarea acestor proteine la ADN are funcția principală de a proteja aceste molecule de degradare de endonucleazele de tip V.
Proteinele de tip SSB participă activ la procesele de replicare a ADN-ului practic din toate organismele vii. Astfel de proteine avansează pe măsură ce furculita de replicare avansează și păstrează cele două șuvițe ADN parentale separate, astfel încât acestea să fie în condițiile adecvate pentru a acționa ca șabloane.
Exemple
În bacterii, proteinele SSB stimulează și stabilizează funcțiile proteice RecA. Această proteină este responsabilă pentru repararea ADN-ului (reacția SOS) și pentru procesul de recombinare între moleculele complementare de ADN cu o singură bandă.
Mutanții de E. coli concepuți genetic pentru a obține proteine SSB defecte sunt inhibați rapid și nu își îndeplinesc eficient funcțiile în replicarea, repararea și recombinarea ADN-ului.
Proteinele asemănătoare cu RPA controlează evoluția ciclului celular în celulele eucariote. Mai exact, se crede că concentrația celulară a RPA4 ar putea avea o influență indirectă asupra etapei de replicare a ADN-ului, adică la concentrații mari de RPA4 acest proces este inhibat.
S-a sugerat că expresia RPA4 poate preveni proliferarea celulelor prin inhibarea replicării și joacă un rol în menținerea și marcarea viabilității celulare sănătoase în organismele animale.
Referințe
- Anthony, E., & Lohman, TM (2019, februarie). Dinamica complexelor proteine-ADN de legare ADN (SSB) monocatenare (SSB). În Seminarii în biologie celulară și dezvoltare (Vol. 86, p. 102-111). Presă academică.
- Beernink, HT, & Morrical, SW (1999). RMP: proteine mediatoare de recombinare / replicare. Tendințe în științele biochimice, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). Povestea SSB. Progrese în biofizică și biologie moleculară, 127, 111-118.
- Byrne, BM, & Oakley, GG (2018, noiembrie). Replicarea proteinei A, laxativul care menține ADN-ul regulat: importanța fosforilării RPA în menținerea stabilității genomului. În Seminarii în biologie celulară și dezvoltare. Presă academică
- Krebs, JE, Goldstein, ES, & Kilpatrick, ST (2017). Genele lui Lewin XII. Jones & Bartlett Learning.
- Lecointe, F., Serena, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC, … și Pollard, P. (2007). Anticiparea arestării furculiștilor de replicare cromozomială: SSB țintește repararea helicazelor ADN la furculițele active. Jurnalul EMBO, 26 (19), 4239-4251.