SSB białka lub białko wiążące DNA pojedynczy prążek (od angielskiego „ s pachwiny s Trand DNA b inding białka”), to białka odpowiedzialne stabilizować i chronić krótkotrwale utrzymać pojedyncze pasmo DNA uzyskanej z oddzielania dupleksu DNA pasmo przez działanie białek helikazy.
Informacje genetyczne organizmu są chronione i kodowane w postaci dwupasmowego DNA. Aby mógł ulec translacji i replikacji, musi być rozwinięty i niesparowany, iw tym procesie uczestniczą białka SSB.
Fragment 32 kDa (RPA32) replikacyjnej podjednostki białka A (źródło: Jawahar Swaminathan i pracownicy MSD w Europejskim Instytucie Bioinformatyki za pośrednictwem Wikimedia Commons)
Białka te wspólnie wiążą się z innymi różnymi monomerami, które uczestniczą w stabilizacji ich DNA i występują zarówno u prokariotów, jak i eukariotów.
Białka Escherichia coli SSB (EcSSB) były pierwszymi opisanymi białkami tego typu. Zostały one scharakteryzowane funkcjonalnie i strukturalnie i od czasu ich odkrycia są wykorzystywane jako model badawczy dla tej klasy białek.
Organizmy eukariotyczne posiadają białka podobne do białek SSB bakterii, ale u eukariotów są one znane jako białka RPA lub białka replikacyjne A (białko replikacji A), które są funkcjonalnie podobne do SSB.
Od czasu jego odkrycia, obliczeniowe modelowanie biochemiczno-funkcjonalne jest wykorzystywane do badania interakcji między białkami SSB a jednoniciowym DNA w celu wyjaśnienia ich roli w podstawowych procesach genomu różnych organizmów.
cechy
Te typy białek występują we wszystkich królestwach życia i chociaż mają te same właściwości funkcjonalne, są strukturalnie różne, zwłaszcza pod względem zmian konformacyjnych, które wydają się być specyficzne dla każdego typu białka SSB.
Stwierdzono, że wszystkie te białka mają wspólną konserwowaną domenę, która jest zaangażowana w wiązanie pojedynczego prążka DNA i jest znana jako domena wiążąca oligonukleotyd / oligosacharyd (znajdowana w literaturze jako domena OB).
Białka SSB bakterii termofilnych, takich jak Thermus aquaticus, mają niezwykłe właściwości, ponieważ mają dwie domeny OB w każdej podjednostce, podczas gdy większość bakterii ma tylko jedną z nich w każdej podjednostce.
Większość białek SSB wiąże się niespecyficznie z jednopasmowym DNA. Jednak wiązanie każdej SSB zależy od jej struktury, stopnia kooperatywności, poziomu oligomeryzacji i różnych warunków środowiskowych.
Stężenie dwuwartościowych jonów magnezu, stężenie soli, pH, temperatura, obecność poliamin, spermidyny i sperminy to tylko niektóre z warunków środowiskowych badanych in vitro, które mają największy wpływ na aktywność białek SSB.
Struktura
Bakterie posiadają homo-tetrameryczne białka SSB, a każda podjednostka posiada pojedynczą domenę wiążącą OB. W przeciwieństwie do tego wirusowe białka SSB, zwłaszcza te z wielu bakteriofagów, są na ogół mono- lub dimeryczne.
Na swoim N-końcu białka SSB posiadają domenę wiążącą DNA, podczas gdy ich C-koniec składa się z dziewięciu konserwatywnych aminokwasów odpowiedzialnych za interakcje białko-białko.
Trzy reszty tryptofanu w pozycjach 40, 54 i 88 to reszty odpowiedzialne za interakcję z DNA w domenach wiążących. Pośredniczą one nie tylko w stabilizacji interakcji DNA-białko, ale także w rekrutacji innych podjednostek białkowych.
Białko SSB E. coli zostało zamodelowane w badaniach obliczeniowych i ustalono, że ma ono strukturę tetrameryczną 74 kDa i wiąże się z jednopasmowym DNA dzięki współdziałaniu różnych podjednostek podobnych do SSB.
Archaea posiadają również białka SSB. Są one monomeryczne i mają pojedynczą domenę wiążącą DNA lub domenę OB.
U eukariontów białka RPA są strukturalnie bardziej złożone: składają się z heterotrimeru (trzech różnych podjednostek) znanych jako RPA70, RPA32 i RPA14.
Posiadają co najmniej sześć domen wiążących oligonukleotydy / oligosacharydy, chociaż obecnie tylko cztery z tych miejsc są dokładnie znane: trzy w podjednostce RPA70 i czwarte w podjednostce RPA32.
cechy
Białka SSB pełnią kluczowe funkcje w utrzymaniu, pakowaniu i organizacji genomu poprzez ochronę i stabilizację jednoniciowych nici DNA w czasie, gdy są narażone na działanie innych enzymów.
Należy zauważyć, że te białka nie są białkami odpowiedzialnymi za rozwijanie i otwieranie nici DNA. Jego funkcja jest ograniczona tylko do stabilizacji DNA, gdy jest w stanie DNA jednopasmowego.
Te białka SSB działają wspólnie, ponieważ połączenie jednego z nich ułatwia połączenie innych białek (SSB lub nie). W procesach metabolicznych DNA białka te są uważane za rodzaj białek pionierskich lub pierwotnych.
Oprócz stabilizacji pasm jednoniciowego DNA, wiązanie tych białek z DNA ma podstawową funkcję polegającą na ochronie tych cząsteczek przed degradacją przez endonukleazy typu V.
Białka typu SSB aktywnie uczestniczą w procesach replikacji DNA praktycznie wszystkich żywych organizmów. Takie białka rozwijają się wraz z postępem widełek replikacyjnych, utrzymując dwie rodzicielskie nici DNA oddzielnie, dzięki czemu są w odpowiednim stanie do działania jako matryce.
Przykłady
U bakterii białka SSB stymulują i stabilizują funkcje białka RecA. Białko to jest odpowiedzialne za naprawę DNA (reakcja SOS) oraz za proces rekombinacji pomiędzy komplementarnymi jednopasmowymi cząsteczkami DNA.
Mutanty E. coli zmodyfikowane genetycznie w celu uzyskania wadliwych białek SSB są szybko hamowane i nie spełniają skutecznie swoich funkcji w replikacji, naprawie i rekombinacji DNA.
Białka podobne do RPA kontrolują progresję cyklu komórkowego w komórkach eukariotycznych. W szczególności uważa się, że komórkowe stężenie RPA4 może mieć pośredni wpływ na etap replikacji DNA, to znaczy przy wysokich stężeniach RPA4 proces ten jest zahamowany.
Sugerowano, że ekspresja RPA4 może zapobiegać proliferacji komórek poprzez hamowanie replikacji i odgrywanie roli w utrzymaniu i oznaczaniu żywotności zdrowych komórek w organizmach zwierzęcych.
Bibliografia
- Anthony, E. i Lohman, TM (2019, luty). Dynamika kompleksów białko-DNA wiążące jednoniciowe DNA (SSB) E. coli. W Seminars in cell & developmental biology (tom 86, str. 102-111). Academic Press.
- Beernink, HT i Morrical, SW (1999). RMP: białka mediatorów rekombinacji / replikacji. Trends in biochemical sciences, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). Opowieść o SSB. Postęp w biofizyce i biologii molekularnej, 127, 111-118.
- Byrne, BM i Oakley, GG (2018, listopad). Białko replikacyjne A, środek przeczyszczający, który utrzymuje regularność DNA: Znaczenie fosforylacji RPA w utrzymaniu stabilności genomu. Na seminariach z biologii komórki i rozwoju. Academic Press
- Krebs, JE, Goldstein, ES i Kilpatrick, ST (2017). Geny Lewina XII. Jones & Bartlett Learning.
- Lecointe, F., Serena, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC,… & Pollard, P. (2007). Przewidywanie zatrzymania widełek replikacji chromosomu: SSB celuje w naprawcze helikazy DNA do aktywnych widełek. The EMBO Journal, 26 (19), 4239-4251.