חלבוני SSB DNA או חלבון מחייב להקה יחידה (אנגלית " הים במפשעה של DNA trand ב inding חלבונים") הנם חלבונים האחראים לייצוב, להגן זמני לשמור להקת DNA בודדת מתקבל ההפרדה של ה- DNA דופלקס רצועה על ידי פעולה של חלבוני הליקזה.
המידע הגנטי של אורגניזם מוגן ומקודד בצורה של DNA דו-צדדי. בכדי שתתרגם וישכפל אותו, עליו להתנתק ולא להתאים אותו, ותהליך זה משתתפים חלבוני ה- SSB.
קטע של 32 kDa (RPA32) של חלבון שכפול יחידת משנה (מקור: Jawahar Swaminathan וצוות MSD במכון האירופי לביואינפורמטיקה דרך Wikimedia Commons)
חלבונים אלה נקשרים בשיתוף פעולה עם מונומרים שונים אחרים שמשתתפים בייצוב שלהם עם ה- DNA ונמצאים הן בפרוקריוטות והן באוקריוטות.
חלבוני Escherichia coli SSB (EcSSB) היו החלבונים הראשונים מסוג זה שתוארו. אלה התאפיינו בתפקוד ובמבנה ומאז גילוים הם שימשו כמודל מחקר עבור סוג זה של חלבונים.
אורגניזמים אוקיארוטים מחזיקים בחלבונים הדומים לחלבוני SSB של חיידקים, אך באיקריוטים אלה ידועים כחלבוני RPA או חלבוני שכפול A (Replication Protein A) הדומים באופן פונקציונלי ל- SSB.
מאז גילויו נעשה שימוש במידול ביוכימי-פונקציונאלי חישובי לחקר האינטראקציות בין חלבוני SSB לבין DNA חד-גדילי בכדי להבהיר את תפקידם בתהליכים החיוניים של הגנום של אורגניזמים שונים.
מאפיינים
סוגים אלה של חלבונים נמצאים בכל ממלכות החיים ולמרות שהם חולקים את אותם תכונות פונקציונאליות, הם שונים מבחינה מבנית, במיוחד מבחינת השינויים הקונפורציונליים שלהם, שנראים ספציפיים לכל סוג של חלבון SSB.
נמצא כי כל החלבונים האלו חולקים תחום שמור המעורב בקשירת DNA יחידתית, ומכונה תחום הכריכה אוליגונוקליאוטיד / אוליגוסכריד (נמצא בספרות כתחום ה- OB).
לחלבוני ה- SSB של חיידקים תרמופיליים כמו Thermus aquaticus יש מאפיינים ראויים לציון, מכיוון שיש להם שני תחומי OB בכל יחידת משנה, בעוד שלרוב החיידקים יש רק אחד מאלו בכל יחידת משנה.
מרבית חלבוני ה- SSB נקשרים באופן לא ספציפי ל- DNA בעל פס יחיד. עם זאת, הכריכה של כל SSB תלויה במבנה שלה, בדרגת שיתוף הפעולה, ברמת האוליגומריזציה ובמצבים סביבתיים שונים.
ריכוז יוני המגנזיום הדו-ערכיים, ריכוז המלחים, ה- pH, הטמפרטורה, נוכחותם של פוליאמינים, זרע זרע וזרע, הם חלק מהתנאים הסביבתיים שנחקרו במבחנה המשפיעים ביותר על פעילותם של חלבוני SSB.
מִבְנֶה
לחיידקים יש חלבוני SSB הומוטטריים, ולכל יחידת משנה יש תחום מחייב OB יחיד. לעומת זאת, חלבוני SSB ויראליים, בעיקר אלו של חיידקים רבים, הם בדרך כלל מונו או דימריים.
בקצה ה- N-terminal שלהם, חלבוני SSB הם בעלי התחום הקשור ל- DNA, ואילו הקצה הטרמינלי שלהם מורכב מתשע חומצות אמינו שמורות האחראיות על אינטראקציות חלבון-חלבון.
שלוש שאריות טריפטופן במיקומים 40, 54 ו 88 הן השאריות האחראיות לאינטראקציה עם DNA בתחומי הכריכה. אלה מתווכים לא רק להתייצבות האינטראקציה בין חלבון ה- DNA, אלא גם לגיוס תת יחידות החלבון האחרות.
חלבון ה- SSB של E. coli עבר מודל במחקרים חישוביים ונקבע כי יש לו מבנה טטרארי של 74 kDa וכי הוא נקשר ל- DNA של רצועה יחידה בזכות האינטראקציה השיתופית של יחידות משנה שונות דמויות SSB.
Archaea מחזיק גם בחלבוני SSB. אלה הם מונומרים ויש להם תחום DNA-מחייב יחיד או תחום OB.
באוקריוטות, חלבוני RPA הם, מבחינה מבנית, מורכבים יותר: הם מורכבים מהטרוטרימר (משלוש יחידות משנה שונות) המכונות RPA70, RPA32 ו- RPA14.
יש להם לפחות שישה תחומים מחייבים אוליגונוקליאוטידים / אוליגוסכרידים, אם כי כרגע רק ארבעה מאתרים אלו ידועים במדויק: שלושה ביחידת המשנה RPA70, ורביעית המתגוררת בתת היחידה RPA32.
מאפיינים
לחלבוני SSB יש תפקידי מפתח בתחזוקה, אריזה וארגון הגנום על ידי הגנה וייצוב של גדילי DNA חד-גדילי בזמנים בהם הם נחשפים על ידי פעולת אנזימים אחרים.
חשוב לציין כי חלבונים אלה אינם החלבונים האחראיים להירגע ופתיחת גדילי ה- DNA. תפקידה מוגבל רק לייצוב ה- DNA כאשר הוא נמצא במצב של DNA בודד.
חלבוני SSB אלו פועלים בשיתוף פעולה, מאחר ואיחוד של אחד מהם מאפשר איחוד של חלבונים אחרים (SSB או לא). בתהליכים המטבוליים של ה- DNA, חלבונים אלה נחשבים כסוג של חלבונים חלוצים או ראשוניים.
בנוסף לייצוב להקות DNA חד-גדיליות, לקשירת חלבונים אלה ל- DNA יש את התפקיד העיקרי להגן על מולקולות אלה מפני השפלה על ידי אנדונוקליזות מסוג V.
חלבונים מסוג SSB משתתפים באופן פעיל בתהליכי שכפול ה- DNA של כמעט כל היצורים החיים. חלבונים כאלה מתקדמים ככל שמתקדמים מזלג השכפול, ושומרים על שני גדילי ה- DNA ההורייים נפרדים כך שהם במצב הנכון כדי לשמש כתבניות.
דוגמאות
בחיידקים, חלבוני SSB מעוררים ומייצבים את תפקודי חלבון ה- RecA. חלבון זה אחראי לתיקון ה- DNA (תגובת SOS), ולתהליך הקומבינציה בין מולקולות DNA משלימות יחיד.
מוטנטים של אי-קולי שעברו מניפולציה גנטית בכדי להשיג חלבוני SSB פגומים, מעוכבים במהירות ואינם ממלאים את תפקידיהם באופן שכפול, תיקון ושילוב מחדש של DNA.
חלבונים דמויי RPA שולטים על התקדמות מחזור התאים בתאים אוקריוטיים. באופן ספציפי, מאמינים כי לריכוז הסלולרי של RPA4 יכולה להיות השפעה עקיפה על שלב שכפול ה- DNA, כלומר בריכוזים גבוהים של RPA4 תהליך זה מעכב.
הוצע כי הביטוי של RPA4 עשוי למנוע התפשטות תאים על ידי עיכוב שכפול ומשחק תפקיד בתחזוקה וסימון של כדאיות התא הבריאה באורגניזמים של בעלי חיים.
הפניות
- אנתוני, א 'ולוחמן, TM (2019, פברואר). דינמיקה של קומפלקסי חלבון-DNA (E.BB) קשורים ל- DNA יחיד. בסמינרים בביולוגיה של התא והתפתחות (כרך 86, עמ '102-111). עיתונות אקדמית.
- Beernink, HT, & Morrical, SW (1999). RMPs: חלבונים מתווכים רקומבינציה / שכפול. מגמות במדעים ביוכימיים, 24 (10), 385-389.
- ביאנקו, יחסי ציבור (2017). סיפור SSB. התקדמות בביו-פיזיקה ובביולוגיה מולקולרית, 127, 111-118.
- Byrne, BM, & Oakley, GG (2018, נובמבר). שכפול חלבון A, המשלשל השומר על DNA קבוע: חשיבות הפוספורילציה של ה- RPA בשמירה על יציבות הגנום. בסמינרים בביולוגיה של התא והתפתחות. עיתונות אקדמית
- Krebs, JE, Goldstein, ES, & Kilpatrick, ST (2017). הגנים של לוין XII. ג'ונס וברטלט למידה.
- Lecointe, F., Serena, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC,… & Pollard, P. (2007). צופה מעצר מזלג שכפול כרומוזומלי: יעדים של SSB מתקן מסילות DNA ל- מזלגות פעילים. יומן EMBO, 26 (19), 4239-4251.