SSB proteinleri (İngilizce gelen "tek bir bant bağlama ya da protein, DNA lar kasık s trand DNA b proteinleri INDING") dupleks DNA'nın ayrılmasından elde edilen tek bir DNA bandı sorumlu stabilize korumak ve geçici olarak muhafaza proteinlerdir sarmal proteinlerin etkisiyle bant.
Bir organizmanın genetik bilgisi korunur ve çift bantlı DNA şeklinde kodlanır. Çevrilip çoğaltılabilmesi için çözülmüş ve eşlenmemiş olması gerekir ve bu süreçte SSB proteinleri yer alır.
Bir replikasyon proteini A alt biriminin 32 kDa (RPA32) parçası (Kaynak: Jawahar Swaminathan ve Avrupa Biyoinformatik Enstitüsü'ndeki MSD personeli, Wikimedia Commons aracılığıyla)
Bu proteinler, DNA ile stabilize edilmelerine katılan diğer farklı monomerlerle işbirliği içinde bağlanır ve hem prokaryotlarda hem de ökaryotlarda bulunur.
Escherichia coli SSB proteinleri (EcSSB), bu tipte tarif edilecek ilk proteinlerdir. Bunlar işlevsel ve yapısal olarak karakterize edildi ve keşiflerinden beri bu protein sınıfı için bir çalışma modeli olarak kullanıldılar.
Ökaryotik organizmalar, bakterilerin SSB proteinlerine benzer proteinlere sahiptir, ancak ökaryotlarda bunlar, işlevsel olarak SSB'lere benzer olan RPA proteinleri veya replikasyon proteinleri A (Replikasyon Proteini A) olarak bilinir.
Keşfedildiği günden bu yana, farklı organizmaların genomunun temel süreçlerindeki rollerini açıklığa kavuşturmak için SSB proteinleri ile tek sarmallı DNA arasındaki etkileşimleri incelemek için hesaplamalı biyokimyasal-fonksiyonel modelleme kullanılmıştır.
karakteristikleri
Bu tür proteinler, yaşamın tüm krallıklarında bulunur ve aynı işlevsel özellikleri paylaşsalar da, yapısal olarak farklıdırlar, özellikle her tür SSB proteini için spesifik görünen yapısal değişiklikler açısından.
Tüm bu proteinlerin, tek bantlı DNA bağlanmasında rol oynayan ve oligonükleotit / oligosakarit bağlanma alanı (literatürde OB alanı olarak bulunan) olarak bilinen korunan bir alanı paylaştığı bulunmuştur.
Thermus aquaticus gibi termofilik bakterilerin SSB proteinleri, her bir alt birimde iki OB alanına sahipken, çoğu bakteri her alt birimde bunlardan yalnızca birine sahip olduğundan, dikkate değer özelliklere sahiptir.
Çoğu SSB proteini spesifik olmayan bir şekilde tek bantlı DNA'ya bağlanır. Bununla birlikte, her SSB'nin bağlanması, yapısına, işbirliği derecesine, oligomerizasyon seviyesine ve çeşitli çevresel koşullara bağlıdır.
İki değerlikli magnezyum iyonlarının konsantrasyonu, tuzların konsantrasyonu, pH, sıcaklık, poliaminlerin varlığı, spermidin ve spermin, SSB proteinlerinin aktivitesini en çok etkileyen in vitro çalışılan çevresel koşullardan bazılarıdır.
yapı
Bakteriler, homo-tetramerik SSB proteinlerine sahiptir ve her alt birim, tek bir OB bağlanma alanına sahiptir. Bunun tersine, viral SSB proteinleri, özellikle birçok bakteriyofajınkiler genellikle mono- veya dimeriktir.
SSB proteinleri N-terminal uçlarında DNA bağlanma alanına sahipken, C-terminal uçları protein-protein etkileşimlerinden sorumlu dokuz korunmuş amino asitten oluşur.
40, 54 ve 88 pozisyonlarındaki üç triptofan tortusu, bağlanma sahalarında DNA ile etkileşimden sorumlu tortulardır. Bunlar sadece DNA-protein etkileşiminin stabilizasyonuna değil, aynı zamanda diğer protein alt birimlerinin görevlendirilmesine de aracılık eder.
E. coli'nin SSB proteini hesaplamalı çalışmalarda modellenmiş ve 74 kDa tetramerik bir yapıya sahip olduğu ve farklı SSB benzeri alt birimlerin işbirlikli etkileşimi sayesinde tek bant DNA'ya bağlandığı tespit edilmiştir.
Archaea ayrıca SSB proteinlerine sahiptir. Bunlar monomeriktir ve tek bir DNA bağlama alanına veya OB alanına sahiptir.
Ökaryotlarda, RPA proteinleri yapısal olarak daha karmaşıktır: RPA70, RPA32 ve RPA14 olarak bilinen bir heterotrimerden (üç farklı alt birimden) oluşurlar.
En az altı oligonükleotid / oligosakkarit bağlama alanına sahiptirler, ancak şu anda bu alanlardan yalnızca dördü kesin olarak biliniyor: üçü RPA70 alt biriminde ve dördüncü RPA32 alt biriminde yer alıyor.
Özellikleri
SSB proteinleri, diğer enzimlerin etkisiyle açığa çıktıklarında tek sarmallı DNA ipliklerini koruyarak ve stabilize ederek genomun bakımı, paketlenmesi ve organizasyonunda anahtar işlevlere sahiptir.
Bu proteinlerin, DNA ipliklerinin çözülmesinden ve açılmasından sorumlu proteinler olmadığına dikkat etmek önemlidir. İşlevi, yalnızca tek bantlı DNA durumunda olduğunda DNA'yı stabilize etmekle sınırlıdır.
Bu SSB proteinleri, birinin birleşimi diğer proteinlerin birleşmesini kolaylaştırdığı için (SSB veya değil) birlikte hareket eder. DNA'nın metabolik süreçlerinde bu proteinler bir tür öncü veya birincil protein olarak kabul edilir.
Tek sarmallı DNA bantlarını stabilize etmenin yanı sıra, bu proteinlerin DNA'ya bağlanması birincil işlevi bu moleküllerin tip V endonükleazlar tarafından bozunmaya karşı korunmasına sahiptir.
SSB tipi proteinler, neredeyse tüm canlı organizmaların DNA replikasyon işlemlerine aktif olarak katılır. Bu tür proteinler, çoğaltma çatalı ilerledikçe ilerler ve iki ebeveyn DNA zincirini ayrı tutar, böylece şablon görevi görecek şekilde uygun durumda olurlar.
Örnekler
Bakterilerde, SSB proteinleri RecA protein fonksiyonlarını uyarır ve stabilize eder. Bu protein, DNA onarımından (SOS reaksiyonu) ve tamamlayıcı tek bantlı DNA molekülleri arasındaki rekombinasyon sürecinden sorumludur.
Kusurlu SSB proteinleri elde etmek için genetik olarak tasarlanmış E. coli mutantları hızla engellenir ve DNA replikasyonu, onarımı ve rekombinasyonundaki işlevlerini etkili bir şekilde yerine getirmez.
RPA benzeri proteinler, ökaryotik hücrelerde hücre döngüsü ilerlemesini kontrol eder. Spesifik olarak, RPA4'ün hücresel konsantrasyonunun, DNA replikasyon aşaması üzerinde dolaylı bir etkiye sahip olabileceğine, yani yüksek RPA4 konsantrasyonlarında bu işlemin inhibe olduğuna inanılmaktadır.
RPA4 ekspresyonunun, replikasyonu inhibe ederek ve hayvan organizmalarında sağlıklı hücre canlılığının sürdürülmesinde ve işaretlenmesinde bir rol oynayarak hücre proliferasyonunu önleyebileceği öne sürülmüştür.
Referanslar
- Anthony, E. ve Lohman, TM (2019, Şubat). E. coli tek sarmallı DNA bağlanma (SSB) protein-DNA komplekslerinin dinamikleri. Hücre ve gelişim biyolojisinde seminerler (Cilt 86, s. 102-111). Akademik Basın.
- Beernink, HT ve Morrical, SW (1999). RMP'ler: rekombinasyon / replikasyon aracı proteinleri. Biyokimyasal bilimlerdeki eğilimler, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). SSB'nin hikayesi. Biyofizik ve moleküler biyolojide ilerleme, 127, 111-118.
- Byrne, BM ve Oakley, GG (2018, Kasım). DNA'yı düzenli tutan müshil olan replikasyon proteini A: Genom stabilitesini korumada RPA fosforilasyonunun önemi. Hücre ve gelişim biyolojisi seminerlerinde. Akademik Basın
- Krebs, JE, Goldstein, ES ve Kilpatrick, ST (2017). Lewin'in genleri XII. Jones & Bartlett Öğrenimi.
- Lecointe, F., Serena, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC,… & Pollard, P. (2007). Öngörülen kromozomal replikasyon çatal tutukluğu: SSB hedefleri, aktif çatallara DNA helikazlarını onarır. EMBO dergisi, 26 (19), 4239-4251.