NUKLEOPROTEINI: STRUKTURA, FUNKCIJE I PRIMJERI - BIOLOGIJA - 2026

Nukleoprotein je bilo koja vrsta proteina koji je strukturalno povezan s nukleinskom kiselinom - ili RNA (ribonukleinske kiseline) ili DNA (deoksiribonukleinske kiseline). Najistaknutiji primjeri su ribosomi, nukleosomi i nukleokapsidi u virusima.

Međutim, bilo koji protein koji se veže na DNA ne može se smatrati nukleoproteinom. Karakterizira ih formiranje stabilnih kompleksa, a ne jednostavna prolazna asocijacija - poput proteina koji posreduju sintezu i razgradnju DNK, koji djeluju kratko i kratko.

Histoni su vrsta istaknutog nukleoproteina. Izvor: Asasia, iz Wikimedia Commons

Funkcije nukleoproteina variraju i ovise o skupini koju treba proučavati. Primjerice, glavna funkcija histona je sabijanje DNK u nukleosomima, dok ribosomi sudjeluju u sintezi proteina.

Struktura

Općenito, nukleoproteini se sastoje od visokog postotka osnovnih aminokiselinskih ostataka (lizin, arginin i histidin). Svaki nukleoprotein ima svoju posebnu strukturu, ali svi se konvergiraju da sadrže aminokiseline ove vrste.

Pri fiziološkom pH, te aminokiseline su pozitivno nabijene, što pogoduje interakcijama s molekulama genetskog materijala. Dalje ćemo vidjeti kako se te interakcije odvijaju.

Priroda interakcije

Nukleinske kiseline sastoje se od okosnice šećera i fosfata koji im daju negativan naboj. Ovaj faktor je ključan za razumijevanje načina nukleoproteina u interakciji s nukleinskim kiselinama. Veza koja postoji između proteina i genetskog materijala stabilizirana je nekovalentnim vezama.

Isto tako, slijedeći osnovne principe elektrostatike (Coulombov zakon), nalazimo da se naboji različitih znakova (+ i -) privlače jedni druge.

Privlačenje između pozitivnih naboja proteina i negativnih naboja genetskog materijala potiče nespecifične interakcije. Suprotno tome, u određenim sekvencama događaju se specifični spojci, kao što je ribosomalna RNA.

Postoje različiti faktori koji mogu promijeniti interakciju proteina i genetskog materijala. Među najvažnijim su koncentracije soli koje povećavaju ionsku čvrstoću u otopini; Ionogeni tenzidi i drugi kemijski spojevi polarne prirode, kao što su fenol, formamid, među ostalim.

Razvrstavanje i funkcije

Nukleoproteini su klasificirani prema nukleinskoj kiselini na koju su vezani. Dakle, možemo razlikovati dvije dobro definirane skupine: deoksiribonukleoproteini i ribonukleoproteini. Logično je da prvi cilja DNK, a drugi RNA.

Deoxyribonucleoproteins

Najistaknutija funkcija deoksiribonukleoproteina je sabijanje DNK. Stanica se suočava s izazovom koji je gotovo nemoguće savladati: pravilno namotavanje gotovo dva metra DNK u mikroskopsko jezgro. Ovaj se fenomen može postići zahvaljujući postojanju nukleoproteina koji organiziraju cjedilu.

Ova je skupina također povezana s regulatornim funkcijama u procesima replikacije, transkripciji DNA, homolognoj rekombinaciji, između ostalih.

ribonukloproteine

Ribonukleoproteini, sa svoje strane, ispunjavaju osnovne funkcije, koje se kreću od replikacije DNK do regulacije ekspresije gena i regulacije središnjeg metabolizma RNA.

Oni su također povezani sa zaštitnim funkcijama, jer glasnik RNA nikad nije slobodan u stanici, jer je sklon propadanju. Da bi se to izbjeglo, niz ribonukleoproteina povezuje se s ovom molekulom u zaštitnim kompleksima.

Isti sustav pronalazimo u virusima, koji svoje molekule RNA štite od djelovanja enzima koji bi ga mogli razgraditi.

Primjeri

histoni

Histoni odgovaraju proteinskoj komponenti kromatina. Oni su najistaknutiji unutar ove kategorije, iako nalazimo i druge bjelančevine vezane na DNK koji nisu histoni, a uključeni su u veliku skupinu koja se naziva ne-histonski proteini.

Strukturno su najosnovniji proteini u kromatinu. A, s gledišta obilja, one su proporcionalne količini DNK.

Imamo pet vrsta histona. Njegova klasifikacija temeljila se, povijesno, na sadržaju osnovnih aminokiselina. Klase histona su praktički nepromjenjive među eukariotskim skupinama.

Ovom očuvanju evolucije pripisuje se ogromna uloga koju histoni igraju u organskim bićima.

U slučaju da se redoslijed koji kodira za bilo koji histon promijeni, organizam će se suočiti s ozbiljnim posljedicama, jer će njegovo pakiranje DNA biti neispravno. Stoga je za uklanjanje ovih nefunkcionalnih varijanti odgovorna prirodna selekcija.

Među različitim skupinama najčuvaniji su histoni H3 i H4. U stvari, nizovi su u organizmima identični koliko su filonetski rečeno - kao krava i grašak.

DNK se umotava u ono što je poznato kao histonski oktamer, a ta je struktura nukleosom - prva razina sabijanja genetskog materijala.

Protamini

Protamini su mali nuklearni proteini (kod sisavaca oni se sastoje od polipeptida od gotovo 50 aminokiselina), a karakteriziran je visokim sadržajem aminokiselinskog ostatka arginina. Glavna uloga protamina je zamjena histona u haploidnoj fazi spermatogeneze.

Predloženo je da su ove vrste osnovnih proteina ključne za pakiranje i stabilizaciju DNK u muškoj gameti. Oni se razlikuju od histona po tome što omogućuje gušće pakiranje.

Kod kralježnjaka je pronađeno od 1 do 15 kodirajućih sekvenci za proteine, sve grupirane na istom kromosomu. Usporedba slijeda sugerira da su evoluirali iz histona. Kod sisavaca se najviše proučava P1 i P2.

ribosoma

Najočitiji primjer proteina koji se veže na RNA nalazi se u ribosomima. Oni su strukture prisutne u gotovo svim živim bićima - od malih bakterija do velikih sisavaca.

Ribosomi imaju glavnu funkciju prevođenja RNA poruke u aminokiselinski slijed.

To su visoko složeni molekularni strojevi, sačinjeni od jedne ili više ribosomalnih RNA i skupa bjelančevina. Slobodno ih možemo pronaći unutar stanične citoplazme ili usidreni u grubom endoplazmatskom retikuluu (zapravo, "grubi" izgled ovog odjeljka nastaje zbog ribosoma).

Postoje razlike u veličini i strukturi ribosoma između eukariotskih i prokariotskih organizama.

Reference

1. Baker, TA, Watson, JD, Bell, SP, Gann, A., Losick, MA, & Levine, R. (2003). Molekularna biologija gena. Izdavačka kuća Benjamin-Cummings.
2. Balhorn, R. (2007). Obitelj protamina nuklearnih proteina sperme. Biologija genoma, 8 (9), 227.
3. Darnell, JE, Lodish, HF, & Baltimore, D. (1990). Molekularna stanična biologija. Znanstvene američke knjige.
4. Jiménez García, LF (2003). Stanična i molekularna biologija. Pearson obrazovanje u Meksiku.
5. Lewin, B (2004). Geni VIII. Pearsonova dvorana Prentice.
6. Teijón, JM (2006). Osnove strukturne biokemije. Uredništvo Tébar.