นิวคลีโอโปรตีน: โครงสร้างหน้าที่และตัวอย่าง - ชีววิทยา

นิวคลีโอเป็นชนิดของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างของกรดนิวคลีอิก - ทั้งอาร์เอ็นเอ (กรด ribonucleic) หรือดีเอ็นเอ (ดีเอ็นเอ) ตัวอย่างที่โดดเด่นที่สุด ได้แก่ ไรโบโซมนิวคลีโอโซมและนิวคลีโอแคปปิดในไวรัส

อย่างไรก็ตามโปรตีนใด ๆ ที่จับกับดีเอ็นเอไม่สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นนิวคลีโอโปรตีน สิ่งเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะด้วยการสร้างสารประกอบเชิงซ้อนที่มีเสถียรภาพและไม่ใช่การเชื่อมโยงชั่วคราวแบบง่ายๆเช่นโปรตีนที่เป็นสื่อกลางในการสังเคราะห์และการย่อยสลายดีเอ็นเอซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ในชั่วขณะและสั้น ๆ

ฮิสโตนเป็นนิวคลีโอโปรตีนชนิดหนึ่งที่โดดเด่น ที่มา: Asasia จาก Wikimedia Commons

หน้าที่ของนิวคลีโอโปรตีนแตกต่างกันไปและขึ้นอยู่กับกลุ่มที่จะศึกษา ตัวอย่างเช่นหน้าที่หลักของฮิสโตนคือการบดอัดดีเอ็นเอให้เป็นนิวคลีโอโซมในขณะที่ไรโบโซมมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีน

โครงสร้าง

โดยทั่วไปนิวคลีโอโปรตีนประกอบด้วยกรดอะมิโนพื้นฐานตกค้างในเปอร์เซ็นต์สูง (ไลซีนอาร์จินีนและฮิสทิดีน) นิวคลีโอโปรตีนแต่ละตัวมีโครงสร้างเฉพาะของตัวเอง แต่พวกมันทั้งหมดรวมกันเป็นกรดอะมิโนประเภทนี้

ที่ pH ทางสรีรวิทยากรดอะมิโนเหล่านี้จะมีประจุบวกซึ่งช่วยให้เกิดปฏิกิริยากับโมเลกุลของสารพันธุกรรม ต่อไปเราจะดูว่าปฏิสัมพันธ์เหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

ลักษณะของปฏิสัมพันธ์

กรดนิวคลีอิกประกอบขึ้นจากกระดูกสันหลังของน้ำตาลและฟอสเฟตซึ่งให้ประจุลบ ปัจจัยนี้เป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจว่านิวคลีโอโปรตีนมีปฏิกิริยากับกรดนิวคลีอิกอย่างไร พันธะที่มีอยู่ระหว่างโปรตีนและสารพันธุกรรมจะถูกทำให้เสถียรโดยพันธะที่ไม่ใช่โควาเลนต์

ในทำนองเดียวกันตามหลักการพื้นฐานของไฟฟ้าสถิต (กฎของคูลอมบ์) เราพบว่าประจุของสัญญาณต่าง ๆ (+ และ -) ดึงดูดซึ่งกันและกัน

แรงดึงดูดระหว่างประจุบวกของโปรตีนและประจุลบของสารพันธุกรรมก่อให้เกิดปฏิสัมพันธ์ที่ไม่เฉพาะเจาะจง ในทางตรงกันข้ามการแยกเฉพาะเกิดขึ้นในลำดับบางอย่างเช่นไรโบโซมอาร์เอ็นเอ

มีปัจจัยต่าง ๆ ที่สามารถเปลี่ยนแปลงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนและสารพันธุกรรมได้ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือความเข้มข้นของเกลือซึ่งจะเพิ่มความแข็งแรงของไอออนิกในสารละลาย สารลดแรงตึงผิวไอโอเจนิกและสารประกอบทางเคมีอื่น ๆ ที่มีลักษณะขั้วเช่นฟีนอลฟอร์มาไมด์เป็นต้น

การจำแนกประเภทและหน้าที่

นิวคลีโอโปรตีนถูกจำแนกตามกรดนิวคลีอิกที่ติดอยู่ ดังนั้นเราจึงสามารถแยกความแตกต่างระหว่างสองกลุ่มที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน: deoxyribonucleoproteins และ ribonucleoproteins ตามเหตุผลดีเอ็นเอเป้าหมายเดิมและ RNA หลัง

Deoxyribonucleoproteins

หน้าที่ที่โดดเด่นที่สุดของ deoxyribonucleoproteins คือการบดอัดของ DNA เซลล์ต้องเผชิญกับความท้าทายที่ดูเหมือนแทบจะไม่สามารถเอาชนะได้นั่นคือการพันดีเอ็นเอเข้าไปในนิวเคลียสด้วยกล้องจุลทรรศน์อย่างถูกต้องเกือบสองเมตร ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นได้ด้วยการมีอยู่ของนิวคลีโอโปรตีนที่จัดระเบียบเส้น

กลุ่มนี้ยังเกี่ยวข้องกับฟังก์ชั่นการกำกับดูแลในกระบวนการจำลองแบบการถอดความดีเอ็นเอการรวมตัวกันใหม่ที่คล้ายคลึงกันและอื่น ๆ

ไรโบนิวคลีโอโปรตีน

Ribonucleoproteins ในส่วนของพวกมันทำหน้าที่ที่จำเป็นตั้งแต่การจำลองดีเอ็นเอไปจนถึงการควบคุมการแสดงออกของยีนและการควบคุมเมแทบอลิซึมส่วนกลางของ RNA

นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับฟังก์ชั่นการป้องกันเนื่องจาก Messenger RNA ไม่เคยว่างในเซลล์เพราะมีแนวโน้มที่จะเสื่อมสภาพ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ชุดของไรโบนิวคลีโอโปรตีนจะเชื่อมโยงกับโมเลกุลนี้ในเชิงซ้อนป้องกัน

เราพบระบบเดียวกันในไวรัสซึ่งปกป้องโมเลกุล RNA จากการกระทำของเอนไซม์ที่สามารถย่อยสลายได้

ตัวอย่าง

ฮิสโตน

ฮิสโตนสอดคล้องกับส่วนประกอบโปรตีนของโครมาติน พวกมันมีความโดดเด่นที่สุดในหมวดหมู่นี้แม้ว่าเราจะพบโปรตีนอื่น ๆ ที่เชื่อมโยงกับดีเอ็นเอที่ไม่ใช่ฮิสโตนและรวมอยู่ในกลุ่มใหญ่ที่เรียกว่าโปรตีนที่ไม่ใช่ฮิสโตน

โครงสร้างเป็นโปรตีนพื้นฐานที่สุดในโครมาติน และจากมุมมองของความอุดมสมบูรณ์พวกมันมีสัดส่วนกับปริมาณดีเอ็นเอ

เรามีฮิสโตนห้าชนิด การจำแนกประเภทของมันขึ้นอยู่กับเนื้อหาของกรดอะมิโนพื้นฐานในอดีต คลาสฮิสโตนมีความไม่แน่นอนในกลุ่มยูคาริโอต

การอนุรักษ์วิวัฒนาการนี้เป็นผลมาจากบทบาทที่ยิ่งใหญ่ของฮิสโตนในสิ่งมีชีวิตอินทรีย์

ในกรณีที่ลำดับที่รหัสสำหรับฮิสโตนมีการเปลี่ยนแปลงสิ่งมีชีวิตจะต้องเผชิญกับผลกระทบร้ายแรงเนื่องจากบรรจุภัณฑ์ของดีเอ็นเอจะมีข้อบกพร่อง ดังนั้นการคัดเลือกโดยธรรมชาติจึงมีหน้าที่ในการกำจัดตัวแปรที่ไม่ทำงานเหล่านี้

ในบรรดากลุ่มต่างๆกลุ่มที่ได้รับการอนุรักษ์มากที่สุดคือฮิสโตน H3 และ H4 ในความเป็นจริงลำดับนั้นเหมือนกันในสิ่งมีชีวิตที่อยู่ห่างกัน - พูดทางวิวัฒนาการ - เหมือนวัวและถั่ว

ดีเอ็นเอห่อหุ้มตัวเองรอบ ๆ สิ่งที่เรียกว่าฮิสโตนอ็อกทาเมอร์และโครงสร้างนี้คือนิวคลีโอโซมซึ่งเป็นระดับแรกของการบดอัดสารพันธุกรรม

โปรตามีน

โปรตามีนเป็นโปรตีนนิวเคลียร์ขนาดเล็ก (ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมประกอบด้วยโพลีเปปไทด์ของกรดอะมิโนเกือบ 50 ชนิด) โดยมีอาร์จินีนตกค้างอยู่ในกรดอะมิโนสูง บทบาทหลักของโปรตามีนคือการแทนที่ฮิสโตนในระยะเดี่ยวของการสร้างอสุจิ

มีการเสนอว่าโปรตีนพื้นฐานประเภทนี้มีความสำคัญต่อการบรรจุและการทำให้ดีเอ็นเอในเซลล์สืบพันธุ์เพศชายมีเสถียรภาพ พวกเขาแตกต่างจากฮิสโตนตรงที่ช่วยให้การบรรจุหนาแน่นขึ้น

ในสัตว์มีกระดูกสันหลังพบลำดับการเข้ารหัสตั้งแต่ 1 ถึง 15 ลำดับสำหรับโปรตีนซึ่งทั้งหมดจัดอยู่ในโครโมโซมเดียวกัน การเปรียบเทียบลำดับแสดงให้เห็นว่าพวกมันมีวิวัฒนาการมาจากฮิสโตน การศึกษามากที่สุดในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเรียกว่า P1 และ P2

ไรโบโซม

ตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดของโปรตีนที่จับกับ RNA อยู่ในไรโบโซม เป็นโครงสร้างที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตแทบทุกชนิดตั้งแต่แบคทีเรียขนาดเล็กไปจนถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดใหญ่

ไรโบโซมมีหน้าที่หลักในการแปลข้อความ RNA เป็นลำดับกรดอะมิโน

เป็นเครื่องจักรโมเลกุลที่ซับซ้อนสูงประกอบด้วยไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอหนึ่งตัวหรือมากกว่าและโปรตีนชุดหนึ่ง เราสามารถพบว่าพวกมันเป็นอิสระภายในไซโตพลาสซึมของเซลล์หรือไม่ก็ติดอยู่ในเรติคูลัมเอนโดพลาสมิกแบบหยาบ (อันที่จริงลักษณะที่“ หยาบ” ของช่องนี้เกิดจากไรโบโซม)

มีความแตกต่างในขนาดและโครงสร้างของไรโบโซมระหว่างสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตและโปรคาริโอต

อ้างอิง

Baker, TA, Watson, JD, Bell, SP, Gann, A. , Losick, MA, & Levine, R. (2003) อณูชีววิทยาของยีน สำนักพิมพ์ Benjamin-Cummings
บัลฮอร์น, อาร์. (2550). ตระกูลโปรตามีนของโปรตีนนิวเคลียร์ของตัวอสุจิ ชีววิทยาของจีโนม, 8 (9), 227.
Darnell, JE, Lodish, HF และ Baltimore, D. (1990) อณูชีววิทยาของเซลล์. หนังสือวิทยาศาสตร์อเมริกัน
JiménezGarcía, LF (2003). ชีววิทยาระดับเซลล์และโมเลกุล Pearson Education of Mexico.
ลูวิน, บี (2547). ยีน VIII Pearson Prentice Hall
Teijón, JM (2549). พื้นฐานของชีวเคมีโครงสร้าง บรรณาธิการTébar

นิวคลีโอโปรตีน: โครงสร้างหน้าที่และตัวอย่าง - ชีววิทยา - 2025