NUCLEOPROTEIN: CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG VÀ VÍ DỤ - SINH HỌC - 2026

Một nucleoprotein là bất kỳ loại protein được cấu trúc liên kết với một axit nucleic - hoặc RNA (ribonucleic acid) hoặc DNA (deoxyribonucleic acid). Các ví dụ nổi bật nhất là ribosome, nucleosomes và nucleocapsid trong virus.

Tuy nhiên, bất kỳ protein nào liên kết với DNA đều không thể được coi là nucleoprotein. Chúng được đặc trưng bởi sự hình thành các phức hợp bền vững, và không phải là một liên kết thoáng qua đơn giản - giống như các protein làm trung gian tổng hợp và phân hủy DNA, tương tác trong giây lát và ngắn hạn.

Histone là một loại nucleoprotein nổi bật. Nguồn: Asasia, từ Wikimedia Commons

Các chức năng của nucleoprotein rất khác nhau và phụ thuộc vào nhóm được nghiên cứu. Ví dụ, chức năng chính của histon là nén DNA thành nucleosom, trong khi ribosome tham gia vào quá trình tổng hợp protein.

Kết cấu

Nói chung, nucleoprotein được tạo thành từ một tỷ lệ cao của dư lượng axit amin cơ bản (lysine, arginine và histidine). Mỗi nucleoprotein có cấu trúc đặc biệt riêng, nhưng tất cả đều hội tụ để chứa các axit amin loại này.

Ở pH sinh lý, các axit amin này mang điện tích dương, hỗ trợ tương tác với các phân tử của vật chất di truyền. Tiếp theo, chúng ta sẽ xem những tương tác này xảy ra như thế nào.

Bản chất của sự tương tác

Axit nucleic được tạo thành từ xương sống của đường và phốt phát, cung cấp cho chúng điện tích âm. Yếu tố này là chìa khóa để hiểu cách nucleoprotein tương tác với axit nucleic. Liên kết tồn tại giữa protein và vật chất di truyền được ổn định bằng các liên kết không cộng hóa trị.

Tương tự như vậy, tuân theo các nguyên lý cơ bản của tĩnh điện (định luật Coulomb), chúng ta thấy rằng các điện tích có dấu (+ và -) khác nhau thì hút nhau.

Lực hút giữa điện tích dương của protein và điện tích âm của vật liệu di truyền làm phát sinh tương tác không đặc hiệu. Ngược lại, các điểm nối cụ thể xảy ra theo trình tự nhất định, chẳng hạn như RNA ribosome.

Có những yếu tố khác nhau có khả năng thay đổi tương tác giữa protein và vật liệu di truyền. Trong đó quan trọng nhất là nồng độ của các muối, làm tăng cường độ ion trong dung dịch; Chất hoạt động bề mặt Ionogenic và các hợp chất hóa học khác có bản chất phân cực, chẳng hạn như phenol, formamide, trong số những chất khác.

Phân loại và chức năng

Nucleoprotein được phân loại theo axit nucleic mà chúng được gắn vào. Như vậy, chúng ta có thể phân biệt giữa hai nhóm được xác định rõ ràng: deoxyribonucleoprotein và ribonucleoprotein. Về mặt logic, DNA đích trước đây và RNA sau.

Deoxyribonucleoprotein

Chức năng nổi bật nhất của deoxyribonucleoprotein là nén DNA. Tế bào phải đối mặt với một thách thức dường như gần như không thể vượt qua: cuộn đúng gần hai mét DNA thành một nhân cực nhỏ. Hiện tượng này có thể đạt được nhờ sự tồn tại của các nucleoprotein có chức năng tổ chức sợi.

Nhóm này cũng liên quan đến các chức năng điều hòa trong các quá trình sao chép, phiên mã DNA, tái tổ hợp tương đồng, trong số các quá trình khác.

Ribonucleoprotein

Về phần mình, Ribonucleoprotein thực hiện các chức năng thiết yếu, từ sao chép DNA đến điều hòa biểu hiện gen và điều hòa chuyển hóa trung tâm của RNA.

Chúng cũng liên quan đến chức năng bảo vệ, vì RNA thông tin không bao giờ tự do trong tế bào, vì nó dễ bị suy thoái. Để tránh điều này, một loạt ribonucleoprotein liên kết với phân tử này trong các phức hợp bảo vệ.

Chúng tôi tìm thấy hệ thống tương tự ở virus, hệ thống này bảo vệ các phân tử RNA của chúng khỏi tác động của các enzym có thể phân hủy nó.

Ví dụ

Lịch sử

Các histon tương ứng với thành phần protein của chất nhiễm sắc. Chúng nổi bật nhất trong danh mục này, mặc dù chúng tôi cũng tìm thấy các protein khác liên kết với DNA không phải là histone và được bao gồm trong một nhóm lớn được gọi là protein không phải histone.

Về mặt cấu trúc, chúng là những protein cơ bản nhất trong chất nhiễm sắc. Và, theo quan điểm của sự phong phú, chúng tỷ lệ thuận với số lượng DNA.

Chúng ta có năm loại lịch sử. Sự phân loại của nó, về mặt lịch sử, dựa trên hàm lượng của các axit amin cơ bản. Trên thực tế, các lớp histone là bất biến giữa các nhóm sinh vật nhân chuẩn.

Sự bảo tồn tiến hóa này được cho là do vai trò to lớn của histones trong các sinh vật hữu cơ.

Trong trường hợp trình tự mã hóa bất kỳ histone nào thay đổi, sinh vật sẽ phải đối mặt với hậu quả nghiêm trọng, vì bao bì DNA của nó sẽ bị lỗi. Do đó, chọn lọc tự nhiên có nhiệm vụ loại bỏ những biến dị không có chức năng này.

Trong số các nhóm khác nhau, nhóm được bảo tồn nhiều nhất là histon H3 và H4. Trên thực tế, các trình tự giống hệt nhau ở các sinh vật cách xa nhau - nói về mặt phát sinh loài - như một con bò và một hạt đậu.

DNA tự cuộn vào cái được gọi là histone octamer, và cấu trúc này là nucleosome - cấp độ nén đầu tiên của vật chất di truyền.

Protamine

Protamine là những protein hạt nhân nhỏ (ở động vật có vú, chúng bao gồm một polypeptide của gần 50 axit amin), được đặc trưng bởi một hàm lượng cao arginine dư axit amin. Vai trò chính của protamin là thay thế các histon trong giai đoạn đơn bội của quá trình sinh tinh.

Người ta đã đề xuất rằng những loại protein cơ bản này rất quan trọng đối với việc đóng gói và ổn định DNA trong giao tử đực. Chúng khác với histones ở chỗ nó cho phép đóng gói dày đặc hơn.

Ở động vật có xương sống, từ 1 đến 15 trình tự mã hóa cho protein đã được tìm thấy, tất cả đều được nhóm trên cùng một nhiễm sắc thể. So sánh trình tự cho thấy rằng chúng đã phát triển từ các lịch sử. Được nghiên cứu nhiều nhất ở động vật có vú được gọi là P1 và P2.

Ribôxôm

Ví dụ dễ thấy nhất về protein liên kết với RNA là ở ribosome. Chúng là cấu trúc có trong hầu hết mọi sinh vật - từ vi khuẩn nhỏ đến động vật có vú lớn.

Ribôxôm có chức năng chính là dịch thông điệp ARN thành trình tự axit amin.

Chúng là một bộ máy phân tử rất phức tạp, được tạo thành từ một hoặc nhiều RNA ribosome và một tập hợp các protein. Chúng ta có thể tìm thấy chúng tự do trong tế bào chất của tế bào, hoặc nếu không được neo trong lưới nội chất thô (trên thực tế, vẻ ngoài “xù xì” của ngăn này là do ribosome).

Có sự khác biệt về kích thước và cấu trúc của ribosome giữa sinh vật nhân thực và sinh vật nhân sơ.

Người giới thiệu

1. Baker, TA, Watson, JD, Bell, SP, Gann, A., Losick, MA, & Levine, R. (2003). Sinh học phân tử của gen. Công ty xuất bản Benjamin-Cummings.
2. Balhorn, R. (2007). Họ protamine của protein nhân tinh trùng. Sinh học bộ gen, 8 (9), 227.
3. Darnell, JE, Lodish, HF, & Baltimore, D. (1990). Sinh học phân tử tế bào. Sách Khoa học của Mỹ.
4. Jiménez García, LF (2003). Sinh học tế bào và phân tử. Pearson Education của Mexico.
5. Lewin, B (2004). Các gen VIII. Sảnh Pearson Prentice.
6. Teijón, JM (2006). Các nguyên tắc cơ bản của hóa sinh cấu trúc. Biên tập Tébar.