Die SSB - Proteine oder Protein - DNA - Bindungs einzelne Bande (aus dem Englischen „ s Leisten s Trand DNA b inding proteins“) sind Proteine , die stabilisieren, zu schützen und transient einzelne DNA - Bande aus der Trennung der doppelsträngigen DNA erhalten aufrechtzuerhalten Bande durch Einwirkung von Helikase-Proteinen.
Die genetische Information eines Organismus wird geschützt und in Form von Doppelband-DNA kodiert. Damit es übersetzt und repliziert werden kann, muss es abgewickelt und ungepaart sein, und an diesem Prozess sind die SSB-Proteine beteiligt.
32 kDa (RPA32) -Fragment einer Replikationsprotein-A-Untereinheit (Quelle: Jawahar Swaminathan und MSD-Mitarbeiter am European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)
Diese Proteine binden kooperativ mit anderen verschiedenen Monomeren, die an der Stabilisierung ihrer DNA beteiligt sind und sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten vorkommen.
Escherichia coli SSB-Proteine (EcSSB) waren die ersten Proteine dieses Typs, die beschrieben wurden. Diese wurden funktionell und strukturell charakterisiert und seit ihrer Entdeckung als Studienmodell für diese Proteinklasse verwendet.
Eukaryontische Organismen besitzen Proteine, die den SSB-Proteinen von Bakterien ähnlich sind, aber in Eukaryoten sind diese als RPA-Proteine oder Replikationsproteine A (Replikationsprotein A) bekannt, die SSBs funktionell ähnlich sind.
Seit seiner Entdeckung wurden mithilfe von rechnergestützten biochemisch-funktionellen Modellen die Wechselwirkungen zwischen SSB-Proteinen und einzelsträngiger DNA untersucht, um ihre Rolle in den wesentlichen Prozessen des Genoms verschiedener Organismen aufzuklären.
Eigenschaften
Diese Arten von Proteinen kommen in allen Lebensbereichen vor und obwohl sie dieselben funktionellen Eigenschaften aufweisen, unterscheiden sie sich strukturell, insbesondere hinsichtlich ihrer Konformationsänderungen, die für jede Art von SSB-Protein spezifisch zu sein scheinen.
Es wurde gefunden, dass alle diese Proteine eine konservierte Domäne teilen, die an der Einzelbanden-DNA-Bindung beteiligt ist und als Oligonukleotid / Oligosaccharid-Bindungsdomäne bekannt ist (in der Literatur als OB-Domäne gefunden).
Die SSB-Proteine von thermophilen Bakterien wie Thermus aquaticus weisen bemerkenswerte Eigenschaften auf, da sie in jeder Untereinheit zwei OB-Domänen aufweisen, während die meisten Bakterien in jeder Untereinheit nur eine davon aufweisen.
Die meisten SSB-Proteine binden unspezifisch an Einzelbanden-DNA. Die Bindung jedes SSB hängt jedoch von seiner Struktur, dem Grad der Kooperativität, dem Oligomerisierungsgrad und verschiedenen Umgebungsbedingungen ab.
Die Konzentration von zweiwertigen Magnesiumionen, die Konzentration von Salzen, der pH-Wert, die Temperatur, das Vorhandensein von Polyaminen, Spermidin und Spermin sind einige der in vitro untersuchten Umweltbedingungen, die die Aktivität von SSB-Proteinen am meisten beeinflussen.
Struktur
Bakterien besitzen homotetramere SSB-Proteine, und jede Untereinheit besitzt eine einzelne OB-Bindungsdomäne. Im Gegensatz dazu sind virale SSB-Proteine, insbesondere die vieler Bakteriophagen, im Allgemeinen mono- oder dimer.
An ihrem N-terminalen Ende besitzen SSB-Proteine die DNA-Bindungsdomäne, während ihr C-terminales Ende aus neun konservierten Aminosäuren besteht, die für Protein-Protein-Wechselwirkungen verantwortlich sind.
Drei Tryptophanreste an den Positionen 40, 54 und 88 sind die Reste, die für die Wechselwirkung mit DNA in den Bindungsdomänen verantwortlich sind. Diese vermitteln nicht nur die Stabilisierung der DNA-Protein-Wechselwirkung, sondern auch die Rekrutierung der anderen Proteinuntereinheiten.
Das SSB-Protein aus E. coli wurde in Computerstudien modelliert und es wurde festgestellt, dass es eine tetramere Struktur von 74 kDa aufweist und dank der kooperativen Wechselwirkung verschiedener SSB-ähnlicher Untereinheiten an Einzelband-DNA bindet.
Archaea besitzen auch SSB-Proteine. Diese sind monomer und haben eine einzelne DNA-Bindungsdomäne oder OB-Domäne.
In Eukaryoten sind RPA-Proteine strukturell komplexer: Sie bestehen aus einem Heterotrimer (aus drei verschiedenen Untereinheiten), das als RPA70, RPA32 und RPA14 bekannt ist.
Sie besitzen mindestens sechs Oligonukleotid / Oligosaccharid-Bindungsdomänen, obwohl derzeit nur vier dieser Stellen genau bekannt sind: drei in der RPA70-Untereinheit und eine vierte in der RPA32-Untereinheit.
Eigenschaften
SSB-Proteine haben Schlüsselfunktionen bei der Aufrechterhaltung, Verpackung und Organisation des Genoms, indem sie einzelsträngige DNA-Stränge zu Zeiten schützen und stabilisieren, in denen sie durch die Wirkung anderer Enzyme exponiert werden.
Es ist wichtig zu beachten, dass diese Proteine nicht die Proteine sind, die für das Abwickeln und Öffnen der DNA-Stränge verantwortlich sind. Seine Funktion ist nur auf die Stabilisierung der DNA beschränkt, wenn sie sich im Zustand einer Einzelband-DNA befindet.
Diese SSB-Proteine wirken kooperativ, da die Vereinigung eines von ihnen die Vereinigung anderer Proteine (SSB oder nicht) erleichtert. In den Stoffwechselprozessen der DNA werden diese Proteine als eine Art Pionier- oder Primärprotein angesehen.
Zusätzlich zur Stabilisierung einzelsträngiger DNA-Banden hat die Bindung dieser Proteine an DNA die Hauptfunktion, diese Moleküle vor dem Abbau durch Endonukleasen vom Typ V zu schützen.
Proteine vom SSB-Typ sind aktiv an den DNA-Replikationsprozessen praktisch aller lebenden Organismen beteiligt. Solche Proteine schreiten mit fortschreitender Replikationsgabel voran und halten die beiden elterlichen DNA-Stränge getrennt, so dass sie in dem richtigen Zustand sind, um als Matrizen zu wirken.
Beispiele
In Bakterien stimulieren und stabilisieren SSB-Proteine die RecA-Proteinfunktionen. Dieses Protein ist für die DNA-Reparatur (SOS-Reaktion) und für den Rekombinationsprozess zwischen komplementären Einzelband-DNA-Molekülen verantwortlich.
Mutanten von E. coli, die genetisch manipuliert wurden, um defekte SSB-Proteine zu erhalten, werden schnell gehemmt und erfüllen ihre Funktionen bei der DNA-Replikation, -Reparatur und -Rekombination nicht effektiv.
RPA-ähnliche Proteine steuern das Fortschreiten des Zellzyklus in eukaryotischen Zellen. Insbesondere wird angenommen, dass die zelluläre Konzentration von RPA4 einen indirekten Einfluss auf den DNA-Replikationsschritt haben könnte, dh bei hohen Konzentrationen von RPA4 wird dieser Prozess gehemmt.
Es wurde vorgeschlagen, dass die Expression von RPA4 die Zellproliferation verhindern kann, indem sie die Replikation hemmt und eine Rolle bei der Aufrechterhaltung und Markierung der Lebensfähigkeit gesunder Zellen in tierischen Organismen spielt.
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