SSB โปรตีนหรือโปรตีนดีเอ็นเอผูกพันวงเดียว (จากภาษาอังกฤษ " sขาหนีบsดีเอ็นเอ trand ข INDING โปรตีน") เป็นโปรตีนที่รับผิดชอบในการรักษาเสถียรภาพปกป้องและรักษา transiently วงดีเอ็นเอเดียวที่ได้รับจากการแยกดีเอ็นเอเพล็กซ์ รวมกลุ่มโดยการกระทำของโปรตีนเฮลิเคส
ข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตได้รับการปกป้องและเข้ารหัสในรูปแบบของดีเอ็นเอสองแถบ เพื่อให้สามารถแปลและจำลองซ้ำได้จะต้องมีการคลายตัวและไม่มีการจับคู่และอยู่ในกระบวนการนี้ที่โปรตีน SSB เข้าร่วม
32 kDa (RPA32) ของโปรตีนจำลองหน่วยย่อย A (ที่มา: Jawahar Swaminathan และเจ้าหน้าที่ MSD ที่ European Bioinformatics Institute ผ่าน Wikimedia Commons)
โปรตีนเหล่านี้จับมือกับโมโนเมอร์อื่น ๆ ที่มีส่วนร่วมในการทำให้ดีเอ็นเอเสถียรและพบได้ทั้งในโปรคาริโอตและยูคาริโอต
โปรตีน Escherichia coli SSB (EcSSB) เป็นโปรตีนชนิดแรกที่ได้รับการอธิบาย สิ่งเหล่านี้มีลักษณะตามหน้าที่และมีโครงสร้างและตั้งแต่การค้นพบพวกเขาถูกใช้เป็นแบบจำลองการศึกษาสำหรับโปรตีนประเภทนี้
สิ่งมีชีวิตยูคาริโอตมีโปรตีนคล้ายกับโปรตีน SSB ของแบคทีเรีย แต่ในยูคาริโอตเหล่านี้เรียกว่าโปรตีน RPA หรือโปรตีนจำลอง A (Replication Protein A) ซึ่งมีหน้าที่คล้ายกับ SSB
นับตั้งแต่มีการค้นพบการสร้างแบบจำลองทางชีวเคมีเชิงคำนวณได้ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีน SSB กับดีเอ็นเอสายเดี่ยวเพื่ออธิบายบทบาทของพวกมันในกระบวนการที่สำคัญของจีโนมของสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน
ลักษณะเฉพาะ
โปรตีนประเภทนี้พบได้ในทุกอาณาจักรของสิ่งมีชีวิตและแม้ว่าพวกมันจะมีคุณสมบัติในการทำงานเหมือนกัน แต่ก็มีความแตกต่างกันทางโครงสร้างโดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างซึ่งดูเหมือนจะเฉพาะเจาะจงสำหรับโปรตีน SSB แต่ละประเภท
พบว่าโปรตีนทั้งหมดเหล่านี้แบ่งปันโดเมนที่สงวนไว้ซึ่งเกี่ยวข้องกับการจับดีเอ็นเอแบบแบนด์เดียวและเรียกว่าโดเมนการจับโอลิโกนิวคลีโอไทด์ / โอลิโกแซ็กคาไรด์ (พบในเอกสารเป็นโดเมน OB)
โปรตีน SSB ของเทอร์โมฟิลิกแบคทีเรียเช่นเทอร์มัสอะควาคัสมีลักษณะที่โดดเด่นเนื่องจากมีโดเมน OB สองโดเมนในแต่ละหน่วยย่อยในขณะที่แบคทีเรียส่วนใหญ่มีเพียงหนึ่งโดเมนในแต่ละหน่วยย่อย
โปรตีน SSB ส่วนใหญ่จะจับกับ DNA วงเดียวโดยไม่เฉพาะ อย่างไรก็ตามความผูกพันของแต่ละ SSB นั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างระดับความร่วมมือระดับของการเกิด oligomerization และสภาพแวดล้อมต่างๆ
ความเข้มข้นของไอออนแมกนีเซียมดิวาเลนต์ความเข้มข้นของเกลือ pH อุณหภูมิการปรากฏตัวของโพลีเอมีนสเปิร์มซิดีนและสเปิร์มเป็นสภาวะแวดล้อมบางอย่างที่ศึกษาในหลอดทดลองซึ่งมีผลต่อการทำงานของโปรตีน SSB มากที่สุด
โครงสร้าง
แบคทีเรียมีโปรตีน homo-tetrameric SSB และแต่ละหน่วยย่อยมีโดเมนการผูก OB เดียว ในทางตรงกันข้ามโปรตีน SSB ของไวรัสโดยเฉพาะอย่างยิ่งของแบคทีเรียหลายชนิดมักเป็นโมโนหรือไดเมอริก
ที่ปลายขั้ว N ของพวกมันโปรตีน SSB มีโดเมนที่จับกับดีเอ็นเอในขณะที่ปลายขั้ว C ประกอบด้วยกรดอะมิโนที่อนุรักษ์ไว้ 9 ชนิดซึ่งมีหน้าที่ในปฏิกิริยาระหว่างโปรตีนกับโปรตีน
สารตกค้างทริปโตเฟนสามตัวที่ตำแหน่ง 40, 54 และ 88 เป็นส่วนที่เหลือที่รับผิดชอบในการปฏิสัมพันธ์กับดีเอ็นเอในโดเมนที่มีผลผูกพัน สิ่งเหล่านี้ไม่เพียงเป็นสื่อกลางในการรักษาเสถียรภาพของปฏิสัมพันธ์ระหว่างดีเอ็นเอกับโปรตีน แต่ยังรวมถึงการสรรหาหน่วยย่อยของโปรตีนอื่น ๆ
โปรตีน SSB ของ E. coli ได้รับการจำลองแบบในการศึกษาเชิงคำนวณและได้รับการพิจารณาแล้วว่ามีโครงสร้างเตตระเมอริก 74 kDa และเชื่อมโยงกับ DNA แบบวงเดียวเนื่องจากการทำงานร่วมกันของหน่วยย่อยที่คล้าย SSB ที่แตกต่างกัน
Archaea ยังมีโปรตีน SSB สิ่งเหล่านี้เป็นโมโนเมอริกและมีโดเมนที่มีผลผูกพันดีเอ็นเอหรือโดเมน OB เดียว
ในยูคาริโอตโปรตีน RPA นั้นมีโครงสร้างที่พูดได้และซับซ้อนมากขึ้น: ประกอบด้วยเฮเทอโรไตรเมอร์ (จากสามหน่วยย่อยที่แตกต่างกัน) ที่เรียกว่า RPA70, RPA32 และ RPA14
พวกเขามีโดเมนที่มีผลผูกพันโอลิโกนิวคลีโอไทด์ / โอลิโกแซ็กคาไรด์อย่างน้อยหกโดเมนแม้ว่าปัจจุบันจะรู้จักไซต์เหล่านี้เพียงสี่แห่งเท่านั้น: สามแห่งในหน่วยย่อย RPA70 และอีกแห่งที่สี่ที่อาศัยอยู่ในหน่วยย่อย RPA32
คุณสมบัติ
โปรตีน SSB มีหน้าที่หลักในการบำรุงรักษาบรรจุภัณฑ์และการจัดระเบียบของจีโนมโดยการปกป้องและรักษาเสถียรภาพของสายดีเอ็นเอสายเดี่ยวในบางครั้งเมื่อถูกสัมผัสโดยการกระทำของเอนไซม์อื่น ๆ
สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าโปรตีนเหล่านี้ไม่ใช่โปรตีนที่ทำหน้าที่ในการคลี่คลายและเปิดสายดีเอ็นเอ ฟังก์ชั่นของมันถูก จำกัด ไว้เพื่อทำให้ DNA คงตัวเมื่ออยู่ในสภาพของ DNA วงเดียว
โปรตีน SSB เหล่านี้ทำงานร่วมกันเนื่องจากการรวมกันของหนึ่งในนั้นเอื้อให้เกิดการรวมตัวกันของโปรตีนอื่น ๆ (SSB หรือไม่) ในกระบวนการเมตาบอลิซึมของ DNA โปรตีนเหล่านี้ถือเป็นโปรตีนบุกเบิกหรือโปรตีนหลักชนิดหนึ่ง
นอกเหนือจากการทำให้แถบดีเอ็นเอที่มีเกลียวเดี่ยวคงที่แล้วการจับโปรตีนเหล่านี้กับ DNA ยังมีหน้าที่หลักในการปกป้องโมเลกุลเหล่านี้จากการย่อยสลายโดยเอนโดนิวคลีเอสประเภท V
โปรตีนประเภท SSB มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในกระบวนการจำลองแบบดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตแทบทุกชนิด โปรตีนดังกล่าวก้าวไปข้างหน้าเมื่อการจำลองแบบเพิ่มขึ้นและแยกสายดีเอ็นเอของผู้ปกครองทั้งสองออกจากกันเพื่อให้อยู่ในสภาพที่เหมาะสมในการทำหน้าที่เป็นแม่แบบ
ตัวอย่าง
ในแบคทีเรียโปรตีน SSB จะกระตุ้นและทำให้การทำงานของโปรตีน RecA มีเสถียรภาพ โปรตีนนี้มีหน้าที่ในการซ่อมแซมดีเอ็นเอ (ปฏิกิริยา SOS) และสำหรับกระบวนการรวมตัวกันใหม่ระหว่างโมเลกุลดีเอ็นเอแถบเดียวเสริม
การกลายพันธุ์ของเชื้อ E. coli ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้ได้โปรตีน SSB ที่มีข้อบกพร่องจะถูกยับยั้งอย่างรวดเร็วและไม่สามารถทำหน้าที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพในการจำลองแบบการซ่อมแซมและการรวมตัวของดีเอ็นเอ
โปรตีนคล้าย RPA ควบคุมความก้าวหน้าของวัฏจักรของเซลล์ในเซลล์ยูคาริโอต โดยเฉพาะอย่างยิ่งเชื่อกันว่าความเข้มข้นของเซลล์ของ RPA4 อาจมีอิทธิพลทางอ้อมต่อขั้นตอนการจำลองแบบดีเอ็นเอกล่าวคือที่ความเข้มข้นสูงของ RPA4 กระบวนการนี้จะถูกยับยั้ง
มีการเสนอว่าการแสดงออกของ RPA4 อาจป้องกันการเพิ่มจำนวนของเซลล์โดยการยับยั้งการจำลองแบบและมีบทบาทในการบำรุงรักษาและการทำเครื่องหมายความมีชีวิตของเซลล์ที่มีสุขภาพดีในสิ่งมีชีวิตของสัตว์
อ้างอิง
- Anthony, E. , & Lohman, TM (2019, กุมภาพันธ์) พลวัตของ E. coli single stranded DNA binding (SSB) โปรตีน - DNA เชิงซ้อน ในการสัมมนาเรื่องเซลล์ & ชีววิทยาพัฒนาการ (เล่ม 86, หน้า 102-111) สำนักพิมพ์วิชาการ.
- Beernink, HT, & Morrical, SW (1999). RMPs: โปรตีนตัวกลางการรวมตัวใหม่ / การจำลองแบบ แนวโน้มของวิทยาศาสตร์ชีวเคมี, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). เรื่องราวของ SSB ความก้าวหน้าทางชีวฟิสิกส์และอณูชีววิทยา, 127, 111-118
- Byrne, BM, & Oakley, GG (2018, พฤศจิกายน) Replication protein A ซึ่งเป็นยาระบายที่ช่วยให้ DNA เป็นปกติ: ความสำคัญของ RPA phosphorylation ในการรักษาเสถียรภาพของจีโนม ในสัมมนาด้านเซลล์และชีววิทยาพัฒนาการ สำนักพิมพ์วิชาการ
- Krebs, JE, Goldstein, ES และ Kilpatrick, ST (2017) ยีนของ Lewin XII การเรียนรู้ของ Jones & Bartlett
- Lecointe, F. , Serena, C. , Velten, M. , Costes, A. , McGovern, S. , Meile, JC, … & Pollard, P. (2007). การคาดการณ์การจับส้อมการจำลองแบบโครโมโซม: เป้าหมาย SSB ซ่อมแซมเฮลิเคสของดีเอ็นเอเป็นส้อมที่ใช้งานอยู่ วารสาร EMBO, 26 (19), 4239-4251