Các protein SSB hoặc dải đơn liên kết DNA của protein (từ tiếng Anh " s groin s trand DNA b inding protein") là các protein chịu trách nhiệm ổn định, bảo vệ và duy trì tạm thời dải DNA đơn thu được từ sự phân tách của DNA kép. do tác động của các protein helicase.
Thông tin di truyền của sinh vật được bảo vệ và mã hóa dưới dạng DNA băng kép. Để nó được dịch mã và sao chép, nó phải được tháo rời và không được ghép nối, và chính trong quá trình này, các protein SSB tham gia.
Đoạn 32 kDa (RPA32) của một tiểu đơn vị protein sao chép A (Nguồn: Jawahar Swaminathan và nhân viên MSD tại Viện Tin sinh học Châu Âu qua Wikimedia Commons)
Các protein này liên kết hợp tác với các đơn phân khác nhau tham gia vào việc ổn định của chúng với DNA và được tìm thấy ở cả sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn.
Các protein Escherichia coli SSB (EcSSB) là những protein đầu tiên thuộc loại này được mô tả. Chúng được đặc trưng về mặt chức năng và cấu trúc và kể từ khi phát hiện ra, chúng đã được sử dụng làm mô hình nghiên cứu cho loại protein này.
Sinh vật nhân chuẩn sở hữu các protein tương tự như protein SSB của vi khuẩn, nhưng ở sinh vật nhân chuẩn, chúng được gọi là protein RPA hoặc protein sao chép A (Replication Protein A) có chức năng tương tự như SSB.
Kể từ khi phát hiện ra, mô hình chức năng sinh hóa bằng máy tính đã được sử dụng để nghiên cứu sự tương tác giữa các protein SSB và DNA sợi đơn nhằm làm sáng tỏ vai trò của chúng trong các quá trình thiết yếu của bộ gen của các sinh vật khác nhau.
nét đặc trưng
Những loại protein này được tìm thấy trong tất cả các giới của sự sống và mặc dù chúng có cùng đặc tính chức năng nhưng chúng khác nhau về cấu trúc, đặc biệt là về sự thay đổi cấu trúc của chúng, dường như đặc trưng cho từng loại protein SSB.
Tất cả các protein này đã được tìm thấy để chia sẻ một miền bảo tồn có liên quan đến liên kết DNA băng đơn và được gọi là miền liên kết oligonucleotide / oligosaccharide (được tìm thấy trong tài liệu là miền OB).
Các protein SSB của vi khuẩn ưa nhiệt như Thermus aquus có những đặc điểm đáng chú ý, vì chúng có hai miền OB trong mỗi tiểu đơn vị, trong khi hầu hết vi khuẩn chỉ có một miền này trong mỗi tiểu đơn vị.
Hầu hết các protein SSB liên kết không đặc hiệu với DNA băng đơn. Tuy nhiên, sự ràng buộc của mỗi SSB phụ thuộc vào cấu trúc của nó, mức độ hợp tác, mức độ oligome hóa và các điều kiện môi trường khác nhau.
Nồng độ của ion magiê hóa trị hai, nồng độ của muối, độ pH, nhiệt độ, sự hiện diện của polyamine, tinh trùng và tinh trùng, là một số điều kiện môi trường được nghiên cứu trong ống nghiệm ảnh hưởng nhiều nhất đến hoạt động của protein SSB.
Kết cấu
Vi khuẩn sở hữu các protein SSB đồng nhất tứ phân tử và mỗi tiểu đơn vị sở hữu một miền liên kết OB duy nhất. Ngược lại, các protein SSB của virut, đặc biệt là của nhiều thực khuẩn, thường là đơn chất hoặc đơn phân tử.
Ở đầu tận cùng N của chúng, các protein SSB sở hữu vùng liên kết DNA, trong khi đầu tận cùng C của chúng bao gồm chín axit amin bảo tồn chịu trách nhiệm cho các tương tác protein-protein.
Ba gốc tryptophan ở các vị trí 40, 54 và 88 là các gốc chịu trách nhiệm cho sự tương tác với DNA trong các vùng liên kết. Những điều này không chỉ làm trung gian cho sự ổn định của tương tác DNA-protein, mà còn tạo ra các tiểu đơn vị protein khác.
Protein SSB của E. coli đã được mô hình hóa trong các nghiên cứu tính toán và người ta đã xác định được rằng nó có cấu trúc tứ phân tử 74 kDa và nó liên kết với DNA băng đơn nhờ sự tương tác hợp tác của các tiểu đơn vị giống SSB khác nhau.
Archaea cũng sở hữu các protein SSB. Đây là những đơn phân và có một miền liên kết DNA hoặc miền OB.
Ở sinh vật nhân chuẩn, về mặt cấu trúc, các protein RPA phức tạp hơn: chúng được tạo thành từ một heterotrimer (gồm ba tiểu đơn vị khác nhau) được gọi là RPA70, RPA32 và RPA14.
Chúng sở hữu ít nhất sáu vùng liên kết oligonucleotide / oligosaccharide, mặc dù hiện tại chỉ có bốn vị trí trong số này được biết chính xác: ba vị trí trong tiểu đơn vị RPA70 và một vùng thứ tư nằm trong tiểu đơn vị RPA32.
Đặc trưng
Các protein SSB có các chức năng chính trong việc duy trì, đóng gói và tổ chức bộ gen bằng cách bảo vệ và ổn định các sợi DNA đơn sợi tại những thời điểm chúng tiếp xúc với tác động của các enzym khác.
Điều quan trọng cần lưu ý là những protein này không phải là protein chịu trách nhiệm tháo và mở các sợi DNA. Chức năng của nó chỉ bị hạn chế để ổn định DNA khi nó ở trong điều kiện DNA băng đơn.
Các protein SSB này hoạt động hợp tác, vì sự kết hợp của một trong số chúng tạo điều kiện cho sự kết hợp của các protein khác (SSB hoặc không). Trong quá trình trao đổi chất của DNA, các protein này được coi như một loại protein tiên phong hoặc chính.
Ngoài việc ổn định các dải DNA sợi đơn, sự liên kết của các protein này với DNA có chức năng chính là bảo vệ các phân tử này khỏi bị suy thoái bởi endonuclease loại V.
Các protein loại SSB tham gia tích cực vào quá trình sao chép DNA của hầu như tất cả các sinh vật sống. Các protein như vậy tiến lên khi ngã ba sao chép tiến bộ và giữ cho hai sợi DNA của cha mẹ tách rời nhau để chúng ở điều kiện thích hợp để hoạt động như các khuôn mẫu.
Ví dụ
Ở vi khuẩn, protein SSB kích thích và ổn định các chức năng của protein RecA. Protein này chịu trách nhiệm sửa chữa DNA (phản ứng SOS) và quá trình tái tổ hợp giữa các phân tử DNA băng đơn bổ sung.
Các đột biến của E. coli được biến đổi gen để thu được các protein SSB khiếm khuyết nhanh chóng bị ức chế và không thực hiện hiệu quả các chức năng của chúng trong quá trình sao chép, sửa chữa và tái tổ hợp DNA.
Các protein giống RPA kiểm soát sự tiến triển của chu kỳ tế bào trong tế bào nhân thực. Cụ thể, người ta tin rằng nồng độ RPA4 trong tế bào có thể có ảnh hưởng gián tiếp đến bước sao chép DNA, tức là ở nồng độ RPA4 cao, quá trình này bị ức chế.
Người ta cho rằng sự biểu hiện của RPA4 có thể ngăn chặn sự tăng sinh của tế bào bằng cách ức chế sự sao chép và đóng một vai trò trong việc duy trì và đánh dấu khả năng tồn tại của tế bào khỏe mạnh ở các sinh vật động vật.
Người giới thiệu
- Anthony, E., & Lohman, TM (2019, tháng 2). Động lực học của phức hợp protein-DNA liên kết DNA sợi đơn (SSB) của E. coli. Trong Hội thảo về sinh học tế bào & phát triển (Tập 86, trang 102-111). Báo chí Học thuật.
- Beernink, HT, & Morrical, SW (1999). RMPs: protein trung gian tái tổ hợp / sao chép. Xu hướng trong khoa học hóa sinh, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). Câu chuyện về SSB. Tiến bộ trong lý sinh và sinh học phân tử, 127, 111-118.
- Byrne, BM, & Oakley, GG (2018, tháng 11). Protein sao chép A, chất nhuận tràng giữ cho DNA đều đặn: Tầm quan trọng của quá trình phosphoryl hóa RPA trong việc duy trì sự ổn định của bộ gen. Trong Hội thảo về sinh học tế bào & phát triển. Báo chí học thuật
- Krebs, JE, Goldstein, ES và Kilpatrick, ST (2017). Các gen của Lewin XII. Jones & Bartlett Học hỏi.
- Lecointe, F., Serena, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC,… & Pollard, P. (2007). Dự đoán bắt giữ ngã ba sao chép nhiễm sắc thể: Mục tiêu SSB sửa chữa các chuỗi xoắn DNA thành các nhánh hoạt động. Tạp chí EMBO, 26 (19), 4239-4251.