SSB proteini ili protein veže DNA jednu vrpcu (od engleskog „ s preponama s trand DNA b inding proteina”) su proteini odgovorni stabiliziraju, zaštitu i prolazno održavanje jedinstvena DNA traka od dobivenog odvajanja dupleks DNA vršiti djelovanjem proteina helikaze.
Genetske informacije organizma su zaštićene i kodirane u obliku dvopojasne DNK. Da bi se moglo prevesti i ponoviti, mora biti odmotano i bez parova, a upravo u tom procesu sudjeluju SSB proteini.
Fragment replikacijskog proteina 32 kDa (RPA32) Podjedinica (Izvor: Jawahar Swaminathan i osoblje MSD-a iz Europskog instituta za bioinformatiku putem Wikimedia Commonsa)
Ti se proteini kooperativno vežu s drugim različitim monomerima koji sudjeluju u stabiliziranju njihovog DNA te se nalaze i u prokariotima i u eukariotima.
Escherichia coli SSB proteini (EcSSB) su prvi proteini ove vrste koji su opisani. Oni su bili funkcionalno i strukturno okarakterizirani i od otkrića su korišteni kao model proučavanja ove klase proteina.
Eukariotski organizmi posjeduju bjelančevine slične SSB proteinima bakterija, ali u eukariotima su poznati kao RPA proteini ili replikacijski proteini A (replikacijski protein A) koji su funkcionalno slični SSBs.
Od svog otkrića, računalno biokemijsko-funkcionalno modeliranje korišteno je za proučavanje interakcija između proteina SSB i jednolančane DNA kako bi se razjasnila njihova uloga u bitnim procesima genoma različitih organizama.
karakteristike
Ove se vrste proteina nalaze u svim kraljevstvima života i iako imaju ista funkcionalna svojstva, ona su strukturno različita, posebno u pogledu njihovih konformacijskih promjena, koje su, čini se, specifične za svaku vrstu SSB proteina.
Otkriveno je da svi ovi proteini dijele sačuvanu domenu koja je uključena u vezanje DNK u jednoj traci i poznata je kao domena vezivanja oligonukleotida / oligosaharida (koja se u literaturi nalazi kao OB domena).
SSB proteini termofilnih bakterija kao što je Thermus aquaticus imaju izvanredne karakteristike, jer imaju dvije OB domene u svakoj podjedinici, dok većina bakterija ima samo jedno od njih u svakoj podjedinici.
Većina proteina SSB se specifično veže na jednopojasnu DNA. Međutim, vezanje svakog SSB-a ovisi o njegovoj strukturi, stupnju kooperativnosti, razini oligomerizacije i različitim uvjetima okoline.
Koncentracija dvovalentnih magnezijevih iona, koncentracija soli, pH, temperatura, prisutnost poliamina, spermidina i spermina neki su od okolišnih uvjeta proučanih in vitro koji najviše utječu na aktivnost proteina SSB.
Struktura
Bakterije posjeduju homo-tetramerne SSB proteine, a svaka podjedinica ima jednu OB veznu domenu. Suprotno tome, virusni SSB proteini, posebno oni mnogih bakteriofaga, obično su mono- ili dimerni.
Na svom N-terminalnom kraju, SSB proteini posjeduju domenu koja veže DNA, dok se njihov C-terminalni kraj sastoji od devet sačuvanih aminokiselina odgovornih za interakcije protein-protein.
Tri ostataka triptofana na pozicijama 40, 54 i 88 su ostaci odgovorni za interakciju s DNA u veznim domenama. Oni posreduju ne samo stabilizacijom interakcije DNA-protein, već i zapošljavanjem ostalih proteinskih podjedinica.
Računarski protein E. coli modeliran je u računalnim studijama i utvrđeno je da ima tetramernu strukturu od 74 kDa i da se veže za jednopojasnu DNA zahvaljujući kooperativnoj interakciji različitih podjedinica sličnih SSB.
Archaea također posjeduje SSB proteine. To su monomerno i imaju jedinstvenu DNK vezujuću domenu ili OB domenu.
Kod eukariota, RPA proteini su, strukturno gledano, složeniji: sastoje se od heterotrimera (od tri različite podjedinice) poznatog kao RPA70, RPA32 i RPA14.
Posjeduju najmanje šest domena koja se vežu za oligonukleotid / oligosaharid, mada su trenutno poznata samo četiri od tih mjesta: tri u podjedinici RPA70, a četvrto koje živi u podjedinici RPA32.
Značajke
SSB proteini imaju ključne funkcije u održavanju, pakiranju i organizaciji genoma štiteći i stabilizirajući jednolančane DNA lance u vrijeme kad su izloženi djelovanju drugih enzima.
Važno je napomenuti da ti proteini nisu proteini odgovorni za odvijanje i otvaranje lanaca DNK. Njegova je funkcija ograničena samo na stabiliziranje DNK kad je u stanju jednopojasne DNK.
Ti SSB proteini djeluju kooperativno, jer spajanje jednog od njih olakšava sjedinjenje drugih proteina (SSB ili ne). U metaboličkim procesima DNA ti se proteini smatraju svojevrsnim pionirima ili primarnim proteinima.
Uz stabiliziranje jednolančanih vrpci DNA, vezanje ovih proteina na DNA ima primarnu funkciju zaštite tih molekula od razgradnje endonukleazama tipa V.
Proteini vrste SSB aktivno sudjeluju u procesima replikacije DNK gotovo svih živih organizama. Takvi proteini napreduju kako napreduje vilica za razmnožavanje i drže dva roditeljska lanca DNA odvojeno tako da budu u ispravnom stanju da djeluju kao predlošci.
Primjeri
U bakterijama, proteini SSB stimuliraju i stabiliziraju funkcije proteina RecA. Ovaj protein je odgovoran za popravak DNA (SOS reakcija) i za proces rekombinacije između komplementarnih jednopojasnih molekula DNA.
Mutanti E. coli genetski izmanipulirani za dobivanje neispravnih SSB proteina brzo se inhibiraju i ne izvršavaju učinkovito svoje funkcije u replikaciji, popravljanju i rekombinaciji DNA.
Proteini slični RPA kontroliraju napredovanje staničnog ciklusa u eukariotskim stanicama. Konkretno, vjeruje se da stanična koncentracija RPA4 može posredno utjecati na korak replikacije DNK, odnosno da je pri visokim koncentracijama RPA4 taj proces inhibiran.
Pretpostavlja se da ekspresija RPA4 može spriječiti staničnu proliferaciju inhibirajući replikaciju i igrati ulogu u održavanju i obilježavanju vitalnosti zdravih stanica u životinjskim organizmima.
Reference
- Anthony, E., i Lohman, TM (2019, veljača). Dinamika E. coli jednolančanih DNA vezivnih (SSB) proteinsko-DNA kompleksa. Na seminarima iz stanične i razvojne biologije (Vol. 86, str. 102-111). Akademska štampa.
- Beernink, HT, & Morrical, SW (1999). RMP: medijator proteina rekombinacije / replikacije. Trendovi u biokemijskim znanostima, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). Priča SSB. Napredak biofizike i molekularne biologije, 127, 111-118.
- Byrne, BM, & Oakley, GG (2018, studeni). Replikacijski protein A, laksativ koji održava DNK redovitim: Važnost RPA fosforilacije u održavanju stabilnosti genoma. Na seminarima iz stanične i razvojne biologije. Akademska štampa
- Krebs, JE, Goldstein, ES i Kilpatrick, ST (2017). Lewinovi geni XII. Jones & Bartlett učenje.
- Lecointe, F., Serena, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC,… & Pollard, P. (2007). Predviđanje zaustavljanja kromosomske replikacijske vilice: SSB ciljevi popravljaju DNA helikaze u aktivne vilice. EMBO časopis, 26 (19), 4239-4251.