Proteínas SSB: características, estrutura e funções

As proteínas SSB ou proteínas de ligação de ADN de banda única (para ” s virilha s ADN trand b inding proteínas “) são proteínas responsáveis estabilizar, proteger e manter temporariamente a banda de DNA simples obtida a partir da separação do ADN duplo banda por ação das proteínas helicase.

A informação genética de um organismo é protegida e codificada na forma de DNA de fita dupla. Para que seja traduzida e replicada, é necessário que ela seja desenrolada e desembalada e é nesse processo que as proteínas SSB participam.

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Fragmento de 32 kDa (RPA32) de uma subunidade da proteína de replicação A (Fonte: Jawahar Swaminathan e equipe de MSD do Instituto Europeu de Bioinformática [Domínio público] via Wikimedia Commons)

Essas proteínas se ligam cooperativamente a outros monômeros diferentes que participam da estabilização do DNA e são encontradas tanto em procariontes quanto em eucariotos.

As proteínas SSB de Escherichia coli (EcSSB) foram as primeiras proteínas desse tipo descritas. Estes foram caracterizados funcional e estruturalmente e, desde a sua descoberta, têm sido utilizados como modelo de estudo para essa classe de proteínas.

Organismos eucarióticos têm proteínas semelhantes às proteínas SSB de bactérias, mas em eucariotos são conhecidas como proteínas RPA ou proteínas de replicação A ( Replication Protein A) que são funcionalmente semelhantes às SSBs.

Desde a sua descoberta, a modelagem bioquímica-funcional computacional tem sido usada para estudar as interações entre proteínas SSB e DNA de fita simples, a fim de elucidar sua função nos processos genômicos essenciais de diferentes organismos.

Caracteristicas

Esses tipos de proteínas são encontrados em todos os domínios da vida e, embora compartilhem as mesmas propriedades funcionais, são estruturalmente diferentes, especialmente em termos de suas alterações conformacionais, que parecem ser específicas para cada tipo de proteína SSB.

Foi observado que todas essas proteínas compartilham um domínio conservado que está envolvido na ligação ao DNA de banda única e é conhecido como domínio de ligação oligonucleotídeo / oligossacarídeo (encontrado na literatura como um domínio OB ).

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As proteínas SSB de bactérias termofílicas como Thermus aquaticus têm características notáveis, uma vez que possuem dois domínios OB em cada subunidade, enquanto a maioria das bactérias possui apenas um desses em cada subunidade.

A maioria das proteínas SSB se liga de maneira não específica ao DNA simples da banda. No entanto, a união de cada SSB depende de sua estrutura, grau de cooperatividade, nível de oligomerização e várias condições ambientais.

A concentração de íons divalentes de magnésio, a concentração de sais, o pH, a temperatura, a presença de poliaminas, de espermidina e espermina, são algumas das condições ambientais estudadas in vitro que mais afetam a atividade das proteínas SSB.

Estrutura

As bactérias possuem proteínas SST homotetraméricas e cada subunidade possui um único domínio de ligação OB. Em contraste, as proteínas virais de SSB, especialmente a de muitos bacteriófagos, são geralmente mono- ou diméricas.

Na extremidade N-terminal, as proteínas SSB possuem o domínio de ligação ao DNA, enquanto a extremidade C-terminal é composta por nove aminoácidos conservados responsáveis ​​pelas interações proteína-proteína.

Três resíduos de triptofano nas posições 40, 54 e 88 são os resíduos responsáveis ​​pela interação com o DNA nos domínios de ligação. Estes mediam não apenas a estabilização da interação DNA-proteína, mas também o recrutamento de outras subunidades proteicas.

A proteína SSB de E. coli foi modelada em estudos computacionais e foi determinado que ela possui uma estrutura tetramérica de 74 kDa e se liga ao DNA de banda única graças à interação cooperativa de diferentes subunidades do tipo SSB.

As arquéias também possuem proteínas SSB. Estes são monoméricos e têm um único domínio de ligação ao DNA ou domínio OB.

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Em eucariotos, as proteínas RPA são estruturalmente mais complexas: são constituídas por um heterotrímero (de três subunidades diferentes) conhecido como RPA70, RPA32 e RPA14.

Eles têm pelo menos seis domínios de ligação oligonucleotídeo / oligossacarídeo, embora atualmente apenas quatro desses locais sejam conhecidos com precisão: três na subunidade RPA70 e um quarto que reside na subunidade RPA32.

Funções

As proteínas SSB têm funções-chave na manutenção, empacotamento e organização do genoma, protegendo e estabilizando as cadeias de DNA de fita única no momento em que são expostas pela ação de outras enzimas.

É importante ter em mente que essas proteínas não são as responsáveis ​​por desenrolar e abrir as cadeias de DNA. Sua função é restrita apenas para estabilizar o DNA quando ele está na condição de DNA de banda simples.

Essas proteínas SSB agem cooperativamente, uma vez que a união de uma delas facilita a ligação de outras proteínas (SSB ou não). Nos processos metabólicos do DNA, essas proteínas são consideradas como uma espécie de proteína pioneira ou primária.

A ligação dessas proteínas ao DNA tem como função primária, além de estabilizar as bandas simples de DNA, a proteção dessas moléculas da degradação pelas endonucleases do tipo V.

As proteínas do tipo SSB participam ativamente dos processos de replicação do DNA de praticamente todos os organismos vivos. Tais proteínas avançam à medida que o garfo de replicação avança e mantêm os dois filamentos de DNA dos pais separados, para que estejam na condição adequada para atuar como modelos.

Exemplos

Nas bactérias, as proteínas SSB estimulam e estabilizam as funções da proteína RecA. Essa proteína é responsável pelo reparo do DNA (reação SOS) e pelo processo de recombinação entre moléculas complementares de DNA de banda única.

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Os mutantes de E. coli geneticamente modificados para obter proteínas SSB defeituosas são rapidamente inibidos e não cumprem efetivamente suas funções na replicação, reparo e recombinação do DNA.

As proteínas do tipo RPA controlam a progressão do ciclo celular em células eucarióticas. Especificamente, acredita-se que a concentração celular de RPA4 possa ter uma influência indireta na etapa de replicação do DNA, isto é, em altas concentrações de RPA4 esse processo é inibido.

Foi sugerido que a expressão de RPA4 pode impedir a proliferação celular inibindo a replicação e desempenhando um papel na manutenção e marcação da viabilidade de células saudáveis ​​em organismos animais.

Referências

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