Protein SSB: karakteristik, struktur, dan fungsi

Protein SSB: karakteristik, struktur, dan fungsi

SSB protein atau protein pengikat DNA single band (dari bahasa Inggris ” s pangkal paha s DNA trand b inding protein “) adalah protein yang bertanggung jawab menstabilkan, melindungi dan secara sementara mempertahankan pita DNA tunggal yang diperoleh dari pemisahan band DNA dupleks oleh aksi protein helikase .

Informasi genetik suatu organisme dilindungi dan dikodekan dalam bentuk DNA pita ganda. Agar dapat diterjemahkan dan direplikasi, ia perlu dilepaskan dan tidak berpasangan, dan dalam proses inilah protein SSB berpartisipasi.

32 kDa fragmen (RPA32) dari protein replikasi subunit A (Sumber: Jawahar Swaminathan dan staf MSD di European Bioinformatics Institute [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)

Protein-protein ini secara kooperatif mengikat dengan monomer lain yang berbeda yang berpartisipasi dalam menstabilkan mereka dengan DNA dan ditemukan baik pada prokariota maupun eukariota.

Protein Escherichia coli SSB (EcSSB) adalah protein pertama dari jenis ini yang dideskripsikan. Ini dicirikan secara fungsional dan struktural dan sejak penemuannya mereka telah digunakan sebagai caral studi untuk kelas protein ini.

Organisme eukariotik memiliki protein yang mirip dengan protein SSB bakteri, tetapi pada eukariota ini dikenal sebagai protein RPA atau protein replikasi A ( Protein Replikasi A) yang secara fungsional mirip dengan SSB.

Sejak penemuannya, pecaralan fungsional biokimia komputasi telah digunakan untuk mempelajari interaksi antara protein SSB dan DNA untai tunggal untuk menjelaskan peran mereka dalam proses penting genom organisme yang berbeda.

Indeks artikel

Karakteristik

Jenis protein ini ditemukan di semua kingdom kehidupan dan meskipun mereka memiliki sifat fungsional yang sama, mereka berbeda secara struktural, terutama dalam hal perubahan konformasinya, yang tampaknya spesifik untuk setiap jenis protein SSB.

Semua protein ini telah ditemukan untuk berbagi domain yang dilestarikan yang terlibat dalam pengikatan DNA pita tunggal dan dikenal sebagai domain pengikatan oligonukleotida / oligosakarida (ditemukan dalam literatur sebagai domain OB ).

Protein SSB dari bakteri termofilik seperti Thermus aquaticus memiliki karakteristik yang luar biasa, karena mereka memiliki dua domain OB di setiap subunit, sedangkan kebanyakan bakteri hanya memiliki satu domain ini di setiap subunit.

Kebanyakan protein SSB mengikat non-spesifik DNA pita tunggal. Namun, pengikatan masing-masing SSB tergantung pada strukturnya, derajat kooperatifitas, tingkat oligomerisasi, dan berbagai kondisi lingkungan.

Konsentrasi ion magnesium divalen, konsentrasi garam, pH, suhu, keberadaan poliamina, spermidine dan spermine, adalah beberapa kondisi lingkungan yang dipelajari secara in vitro yang paling mempengaruhi aktivitas protein SSB.

Struktur

Bakteri memiliki protein SSB homo-tetramerik, dan setiap subunit memiliki domain pengikatan OB tunggal. Sebaliknya, protein SSB virus, terutama dari banyak bakteriofag, umumnya mono atau dimer.

Pada ujung terminal-N, protein SSB memiliki domain pengikatan DNA, sedangkan ujung terminal-C mereka terdiri dari sembilan asam amino yang bertanggung jawab atas interaksi protein-protein.

Tiga residu triptofan pada posisi 40, 54, dan 88 adalah residu yang bertanggung jawab untuk interaksi dengan DNA dalam domain pengikatan. Ini memediasi tidak hanya stabilisasi interaksi DNA-protein, tetapi juga perekrutan subunit protein lainnya.

Protein SSB E. coli telah dicaralkan dalam studi komputasi dan telah ditentukan bahwa protein tersebut memiliki struktur tetramerik 74 kDa dan mengikat DNA pita tunggal berkat interaksi kooperatif dari subunit mirip-SSB yang berbeda.

Archaea juga memiliki protein SSB. Ini adalah monomer dan memiliki domain pengikatan DNA tunggal atau domain OB.

Pada eukariota, protein RPA, secara struktural, lebih kompleks: mereka terdiri dari heterotrimer (dari tiga subunit berbeda) yang dikenal sebagai RPA70, RPA32 dan RPA14.

Mereka memiliki setidaknya enam domain pengikat oligonukleotida / oligosakarida, meskipun saat ini hanya empat dari situs ini yang diketahui secara tepat: tiga di subunit RPA70, dan yang keempat berada di subunit RPA32.

Fitur

Protein SSB memiliki fungsi kunci dalam pemeliharaan, pengemasan, dan pengorganisasian genom dengan melindungi dan menstabilkan untaian DNA untai tunggal pada saat mereka terpapar oleh aksi enzim lain.

Penting untuk dicatat bahwa protein ini bukanlah protein yang bertanggung jawab untuk melepas dan membuka untaian DNA. Fungsinya dibatasi hanya untuk menstabilkan DNA ketika dalam kondisi DNA pita tunggal.

Protein SSB ini bertindak secara kooperatif, karena penyatuan salah satunya memfasilitasi penyatuan protein lain (SSB atau tidak). Dalam proses metabolisme DNA, protein ini dianggap sebagai sejenis protein pionir atau primer.

Selain menstabilkan pita DNA untai tunggal, pengikatan protein-protein ini ke DNA memiliki fungsi utamanya sebagai perlindungan molekul-molekul ini dari degradasi oleh endonuklease tipe V.

Protein tipe SSB secara aktif berpartisipasi dalam proses replikasi DNA dari hampir semua organisme hidup. Protein tersebut maju saat garpu replikasi maju, dan menjaga kedua untai DNA induk tetap terpisah sehingga mereka berada dalam kondisi yang tepat untuk bertindak sebagai cetakan.

Contoh

Pada bakteri, protein SSB merangsang dan menstabilkan fungsi protein RecA. Protein ini bertanggung jawab untuk perbaikan DNA (reaksi SOS), dan untuk proses rekombinasi antara molekul DNA pita tunggal komplementer.

Mutan E. coli yang dimanipulasi secara genetik untuk mendapatkan protein SSB yang rusak dihambat dengan cepat dan tidak secara efektif memenuhi fungsinya dalam replikasi, perbaikan dan rekombinasi DNA.

Protein mirip RPA mengontrol perkembangan siklus sel dalam sel eukariotik Secara khusus, diyakini bahwa konsentrasi seluler RPA4 dapat memiliki pengaruh tidak langsung pada langkah replikasi DNA, yaitu, pada konsentrasi tinggi RPA4 proses ini dihambat.

Telah disarankan bahwa ekspresi RPA4 dapat mencegah proliferasi sel dengan menghambat replikasi dan memainkan peran dalam pemeliharaan dan penandaan viabilitas sel yang sehat pada organisme hewan.

Referensi

  1. Anthony, E., & Lohman, TM (2019, Februari). Dinamika kompleks protein-DNA rantai tunggal (SSB) E. coli. Dalam Seminar dalam biologi sel & perkembangan (Vol. 86, hlm. 102-111). Pers Akademik.
  2. Beernink, HT, & Morrical, SW (1999). RMPs: protein mediator rekombinasi / replikasi. Tren dalam ilmu biokimia , 24 (10), 385-389.
  3. Bianco, PR (2017). Kisah SSB. Kemajuan dalam biofisika dan biologi molekuler , 127 , 111-118.
  4. Byrne, BM, & Oakley, GG (2018, November). Protein replikasi A, pencahar yang menjaga DNA tetap teratur: Pentingnya fosforilasi RPA dalam menjaga stabilitas genom. Dalam Seminar dalam biologi sel & perkembangan . Pers Akademik
  5. Krebs, JE, Goldstein, ES, & Kilpatrick, ST (2017). gen Lewin XII . Pembelajaran Jones & Bartlett.
  6. Lecointe, F., Serena, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC,… & Pollard, P. (2007). Mengantisipasi penangkapan garpu replikasi kromosom: SSB menargetkan perbaikan DNA helikase menjadi garpu aktif. Jurnal EMBO , 26 (19), 4239-4251.