SSB proteini ali beljakovine DNK vezavna sam trak (od angleščina « s dimljah s Trand DNA b INDING beljakovine") so proteini odgovorni stabilizacijo, zaščito in začasno ohrani enotno DNA pas, dobljen iz ločitvi dupleks DNA z delovanjem proteinov helikaze.
Genetske informacije organizma so zaščitene in kodirane v obliki dvopasovne DNK. Da bi ga bilo mogoče prevesti in ponoviti, ga je treba odviti in neprimeriti, pri tem pa sodelujejo proteini SSB.
Odsek podenote replikacijskega proteina 32 kDa (RPA32) (Vir: Jawahar Swaminathan in osebje MSD na Evropskem inštitutu za bioinformatiko prek Wikimedia Commons)
Ti proteini se skupaj vežejo z drugimi različnimi monomeri, ki sodelujejo pri stabilizaciji njihovega z DNK in jih najdemo tako v prokariotih kot v evkariotih.
Escherichia coli SSB proteini (EcSSB) so bili prvi opisani proteini te vrste. Ti so bili funkcionalno in strukturno značilni, zato so bili od njihovega odkritja uporabljeni kot študijski model tega razreda beljakovin.
Evkariontski organizmi imajo beljakovine, podobne bakterijskim beljakovinam SSB, vendar so v evkariontih ti RPA proteini ali replikacijski proteini A (replikacijski proteini A), ki so funkcionalno podobni SSBs.
Računalniško biokemijsko-funkcionalno modeliranje se je od njegovega odkritja uporabljalo za preučevanje interakcij med proteini SSB in enoverižno DNK, da bi razjasnili njihovo vlogo v bistvenih procesih genoma različnih organizmov.
značilnosti
Te vrste beljakovin najdemo v vseh kraljestvih življenja in čeprav imajo enake funkcionalne lastnosti, so strukturno različne, zlasti glede na njihove konformacijske spremembe, ki so videti specifične za vsako vrsto beljakovin SSB.
Za vse te beljakovine je bilo ugotovljeno, da imajo ohranjeno domeno, ki je vključena v vezavo DNK v enem pasu in je znana kot domena vezave oligonukleotida / oligosaharida (ki jo v literaturi najdemo kot OB domena).
SSB proteini termofilnih bakterij, kot je Thermus aquaticus, imajo izjemne lastnosti, saj imajo v vsaki podenoti dve domeni OB, medtem ko ima večina bakterij le eno od teh v vsaki podenoti.
Večina proteinov SSB se specifično veže na enopasovno DNA. Vendar pa je vezava vsakega SSB odvisna od njegove strukture, stopnje kooperativnosti, stopnje oligomerizacije in različnih okoljskih razmer.
Koncentracija dvovalentnih magnezijevih ionov, koncentracija soli, pH, temperatura, prisotnost poliaminov, spermidina in spermina so nekateri okoljski pogoji, preučeni in vitro, ki najbolj vplivajo na delovanje beljakovin SSB.
Struktura
Bakterije imajo homo-tetramerne beljakovine SSB, vsaka podenota pa ima eno OB vezavno domeno. V nasprotju s tem so virusni SSB proteini, zlasti številni bakteriofagi, običajno mono- ali dimerni.
Na njihovem N-končnem koncu imajo proteini SSB povezane domene DNA, medtem ko je njihov C-terminalni konec sestavljen iz devetih ohranjenih aminokislin, ki so odgovorne za interakcije beljakovin in beljakovin.
Trije ostanki triptofana na položajih 40, 54 in 88 so ostanki, odgovorni za interakcijo z DNK v vezavnih domenah. Ti posredujejo ne samo za stabilizacijo interakcije DNK in beljakovin, ampak tudi za rekrutiranje drugih beljakovinskih podenot.
Proteinski bakterij E. coli je bil modeliran v računskih študijah in ugotovljeno je bilo, da ima tetramerno strukturo 74 kDa in da se veže na enopasovno DNK zahvaljujoč se interakciji različnih podenot podobnih SSB.
Archaea ima tudi beljakovine SSB. To so monomerne in imajo eno samo domeno, ki veže DNA ali OB domeno.
V evkariontih so RPA proteini strukturno gledano bolj kompleksni: tvorijo jih heterotrimer (iz treh različnih podenot), znan kot RPA70, RPA32 in RPA14.
Imajo vsaj šest domen, ki se vežejo na oligonukleotid / oligosaharid, čeprav so trenutno natančno znana le štiri od teh mest: tri v podenoti RPA70 in četrto prebivajo v podenoti RPA32.
Lastnosti
Proteini SSB imajo ključne funkcije pri vzdrževanju, pakiranju in organizaciji genoma tako, da zaščitijo in stabilizirajo enodročne verige DNK v času, ko so izpostavljeni delovanju drugih encimov.
Pomembno je opozoriti, da ti proteini niso proteini, ki so odgovorni za odvijanje in odpiranje verig DNK. Njegova funkcija je omejena samo na stabiliziranje DNK, kadar je v stanju enopasovne DNK.
Ti proteini SSB delujejo kooperativno, saj združitev enega od njih olajša združevanje drugih proteinov (SSB ali ne). V presnovnih procesih DNK se te beljakovine štejejo za nekakšne pionirske ali primarne beljakovine.
Poleg stabiliziranja enojnih verig DNK ima vezava teh beljakovin na DNA glavno funkcijo varovanja teh molekul pred razgradnjo z endonukleazami tipa V.
Proteini tipa SSB aktivno sodelujejo v procesih podvajanja DNK skoraj vseh živih organizmov. Takšni proteini napredujejo z napredovanjem vilic za razmnoževanje in obe starševski verigi DNA ostaneta ločeni, tako da sta v ustreznem stanju, da delujeta kot predloge.
Primeri
V bakterijah beljakovine SSB spodbujajo in stabilizirajo beljakovinske funkcije RecA. Ta protein je odgovoren za popravljanje DNK (SOS reakcija) in za postopek rekombinacije med komplementarnimi enopasovnimi molekulami DNK.
Mutanti E. coli, genetsko manipulirani za pridobivanje pokvarjenih beljakovin SSB, se hitro inhibirajo in ne opravljajo učinkovito svojih funkcij pri podvajanju, popravljanju in rekombinaciji DNK.
RPA podobni proteini nadzorujejo napredovanje celičnega cikla v evkariontskih celicah. Natančneje, verjamemo, da bi lahko celična koncentracija RPA4 posredno vplivala na stopnjo podvajanja DNA, torej pri visokih koncentracijah RPA4 ta proces zavira.
Predlagano je, da lahko izražanje RPA4 prepreči razmnoževanje celic, tako da zavira replikacijo in igra vlogo pri vzdrževanju in označevanju preživetja zdravih celic v živalskih organizmih.
Reference
- Anthony, E., & Lohman, TM (2019, februar). Dinamika E. coli enoverižnih kompleksov DNA (SSB) protein-DNA kompleksov. Na seminarjih s področja celične in razvojne biologije (Vol. 86, str. 102-111). Akademski tisk.
- Beernink, HT, & Morrical, SW (1999). RMP: rekombinacijski / replikacijski mediatorski proteini. Trendi v biokemijskih znanostih, 24 (10), 385–389.
- Bianco, PR (2017). Zgodba SSB. Napredek v biofiziki in molekularni biologiji, 127, 111-118.
- Byrne, BM, & Oakley, GG (2018, november). Replikcijski protein A, odvajalo, ki redno ohranja DNK: Pomen fosforilacije RPA za ohranjanje stabilnosti genoma. Na seminarjih iz celične in razvojne biologije. Akademski tisk
- Krebs, JE, Goldstein, ES in Kilpatrick, ST (2017). Lewinovi geni XII. Učenje Jonesa in Bartletta.
- Lecointe, F., Serena, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC,… & Pollard, P. (2007). Predvidevanje zaustavitve kromosomske replikacijske vilice: SSB tarče popravljajo helikoza DNA v aktivne vilice. Časopis EMBO, 26 (19), 4239-4251.