Δομή, λειτουργίες και παραδείγματα νουκλεοπρωτεϊνών

Ένα νουκλεοπρωτεΐνη είναι οποιοσδήποτε τύπος πρωτεΐνης που συνδέεται δομικά με ένα νουκλεϊκό οξύ - είτε RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ) είτε DNA (δεσοξυριβονουκλεϊνικό οξύ). Τα πιο σημαντικά παραδείγματα είναι τα ριβοσώματα, τα νουκλεοσώματα και τα νουκλεοκαψίδια σε ιούς.

Ωστόσο, οποιαδήποτε πρωτεΐνη που συνδέεται με το DNA ως νουκλεοπρωτεΐνη δεν μπορεί να ληφθεί υπόψη. Αυτά χαρακτηρίζονται από το σχηματισμό σταθερών συμπλεγμάτων και όχι από μια απλή παροδική συσχέτιση - όπως οι πρωτεΐνες που μεσολαβούν στη σύνθεση και την υποβάθμιση του DNA, οι οποίες αλληλεπιδρούν στιγμιαία και σύντομα.

Οι λειτουργίες των νουκλεοπρωτεϊνών ποικίλλουν ευρέως και εξαρτώνται από την ομάδα που πρόκειται να μελετηθεί. Για παράδειγμα, η κύρια λειτουργία των ιστονών είναι η συμπίεση του DNA σε νουκλεοσώματα, ενώ ριβοσώματα συμμετέχουν στη σύνθεση πρωτεϊνών.

Ευρετήριο

• 1 Δομή
• 2 Φύση της αλληλεπίδρασης
• 3 Ταξινόμηση και λειτουργίες
  • 3.1 Δεοξυριβονουκλεοπρωτεΐνες
  • 3.2 Ριβονουκλεοπρωτεΐνες
• 4 Παραδείγματα
  • 4.1 Ιστοόνες
  • 4.2 Πρωταμίνες
  • 4.3 Ριβοσώματα
• 5 Αναφορές

Δομή

Γενικά, οι νουκλεοπρωτεΐνες αποτελούνται από υψηλό ποσοστό βασικών υπολειμμάτων αμινοξέων (λυσίνη, αργινίνη και ιστιδίνη). Κάθε νουκλεοπρωτεΐνη έχει τη συγκεκριμένη δομή της, αλλά όλα συγκλίνουν ώστε να περιέχουν αμινοξέα αυτού του τύπου.

Στο φυσιολογικό ρΗ, αυτά τα αμινοξέα είναι θετικά φορτισμένα, πράγμα που ευνοεί τις αλληλεπιδράσεις με τα μόρια του γενετικού υλικού. Στη συνέχεια θα δούμε πώς συμβαίνουν αυτές οι αλληλεπιδράσεις.

Φύση της αλληλεπίδρασης

Τα νουκλεϊνικά οξέα σχηματίζονται από έναν σκελετό σακχάρων και φωσφορικών αλάτων, τα οποία του δίνουν ένα αρνητικό φορτίο. Αυτός ο παράγοντας είναι καθοριστικός για την κατανόηση του τρόπου αλληλεπίδρασης των νουκλεοπρωτεϊνών με τα νουκλεϊνικά οξέα Η ένωση που υπάρχει μεταξύ των πρωτεϊνών και του γενετικού υλικού σταθεροποιείται με μη ομοιοπολικούς δεσμούς.

Επίσης, ακολουθώντας τις βασικές αρχές της ηλεκτροστατικής (νόμος του Coulomb), διαπιστώνουμε ότι προσελκύονται επιβαρύνσεις διαφορετικών σημείων (+ και -).

Η έλξη μεταξύ των θετικών φορτίων των πρωτεϊνών και των αρνητικών από το γενετικό υλικό προκαλεί αλληλεπιδράσεις του μη ειδικού τύπου. Αντίθετα, συγκεκριμένες συνδέσεις συμβαίνουν σε ορισμένες αλληλουχίες, όπως το ριβοσωμικό RNA.

Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που είναι ικανοί να μεταβάλλουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ της πρωτεΐνης και του γενετικού υλικού. Μεταξύ των σημαντικότερων είναι οι συγκεντρώσεις αλάτων, οι οποίες αυξάνουν την ιοντική ισχύ στο διάλυμα. ιογενείς επιφανειοδραστικές ουσίες και άλλες χημικές ενώσεις πολικής φύσης, όπως φαινόλη, φορμαμίδη, μεταξύ άλλων.

Ταξινόμηση και λειτουργίες

Οι νουκλεοπρωτεΐνες ταξινομούνται σύμφωνα με το νουκλεϊνικό οξύ με το οποίο συνδέονται. Έτσι, μπορούμε να διακρίνουμε δύο καλά καθορισμένες ομάδες: δεσοξυριβονουκλεοπρωτεΐνες και ριβονουκλεοπρωτεΐνες. Λογικά, τα πρώτα στοχεύουν στο DNA, και στο δεύτερο στο RNA..

Δεοξυριβονουκλεοπρωτεΐνες

Η πιο σημαντική λειτουργία των δεοξυριβονουκλεοπρωτεϊνών είναι η συμπίεση του DNA. Το κύτταρο αντιμετωπίζει μια πρόκληση που φαίνεται σχεδόν αδύνατο να ξεπεραστεί: σωστή περιέλιξη σχεδόν δύο μέτρων DNA σε έναν μικροσκοπικό πυρήνα. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να επιτευχθεί χάρη στην ύπαρξη νουκλεοπρωτεϊνών που οργανώνουν το σκέλος.

Αυτή η ομάδα σχετίζεται επίσης με ρυθμιστικές λειτουργίες στις διαδικασίες αντιγραφής, μεταγραφής ϋΝΑ, ομόλογο ανασυνδυασμό, μεταξύ άλλων..

Ριβονουκλεοπρωτεΐνες

Οι ριβονουκλεοπρωτεΐνες, από την άλλη πλευρά, εκπληρώνουν βασικές λειτουργίες, που κυμαίνονται από την αντιγραφή του DNA μέχρι τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης και τη ρύθμιση του μεταβολισμού του κεντρικού RNA.

Επίσης, σχετίζονται με προστατευτικές λειτουργίες, καθώς το αγγελιοφόρο RNA δεν είναι ποτέ ελεύθερο στο κύτταρο, επειδή είναι επιρρεπές σε υποβάθμιση. Για να αποφευχθεί αυτό, μια σειρά από ριβονουκλεοπρωτεΐνες συνδέονται με αυτό το μόριο σε προστατευτικά σύμπλοκα.

Το ίδιο σύστημα βρίσκεται σε ιούς, οι οποίοι προστατεύουν τα μόρια RNA τους από τη δράση των ενζύμων που θα μπορούσαν να το αποικοδομήσουν..

Παραδείγματα

Histones

Οι ιστοόνες αντιστοιχούν στο πρωτεϊνικό συστατικό της χρωματίνης. Είναι οι πιο σημαντικές στην κατηγορία αυτή, αν και βρίσκουμε επίσης και άλλες πρωτεΐνες που συνδέονται με DNA που δεν είναι ιστόνες και περιλαμβάνονται σε μια ευρεία ομάδα που ονομάζεται πρωτεΐνες μη-ιστόνης.

Δομικά, είναι οι πιο βασικές πρωτεΐνες χρωματίνης. Και, από την άποψη της αφθονίας, είναι ανάλογες με την ποσότητα του DNA.

Έχουμε πέντε είδη ιστοτονών. Η ταξινόμησή του βασίστηκε ιστορικά στην περιεκτικότητα των βασικών αμινοξέων. Τα μαθήματα Histone είναι πρακτικά αμετάβλητα μεταξύ ομάδων ευκαρυωτών.

Αυτή η εξελικτική διατήρηση αποδίδεται στον τεράστιο ρόλο που διαδραματίζουν οι ιστόνες στα οργανικά όντα.

Σε περίπτωση που αλλάξει η ακολουθία που κωδικοποιεί για κάποια ιστόνη, ο οργανισμός θα αντιμετωπίσει σοβαρές συνέπειες, καθώς η συσκευασία του DNA θα είναι ελαττωματική. Έτσι, η φυσική επιλογή είναι υπεύθυνη για την εξάλειψη αυτών των μη λειτουργικών παραλλαγών.

Μεταξύ των διαφόρων ομάδων, οι πλέον συντηρημένες ιστόνες είναι τα Η3 και Η4. Στην πραγματικότητα, οι αλληλουχίες είναι ίδιες σε οργανισμούς τόσο μακριά - φυλογενετικά μιλώντας - όπως μια αγελάδα και ένα μπιζέλι.

Το DNA είναι τυλιγμένο σε αυτό που είναι γνωστό ως οκταμερές ιστόνης και αυτή η δομή είναι το νουκλεοσώματος: το πρώτο επίπεδο συμπύκνωσης του γενετικού υλικού.

Πρωταμίνες

Οι πρωταμίνες είναι μικρές πυρηνικές πρωτεΐνες (τα θηλαστικά αποτελούνται από ένα πολυπεπτίδιο σχεδόν 50 αμινοξέων), που χαρακτηρίζεται από υψηλή περιεκτικότητα του υπολείμματος αμινοξέων αργινίνη. Ο κύριος ρόλος των πρωταμινών είναι η αντικατάσταση των ιστονών στην απλοειδή φάση της σπερματογένεσης.

Έχει προταθεί ότι αυτός ο τύπος βασικών πρωτεϊνών είναι ζωτικής σημασίας για τη συσκευασία και τη σταθεροποίηση του DNA στο αρσενικό γαμέτα. Διαφέρουν από τις ιστόνες, καθώς επιτρέπουν μια πυκνότερη συσκευασία.

Στα σπονδυλωτά, βρέθηκαν 1 έως 15 κωδικοποιητικές αλληλουχίες για τις πρωτεΐνες, όλες ομαδοποιημένες στο ίδιο χρωμόσωμα. Η σύγκριση αλληλουχίας υποδηλώνει ότι έχουν εξελιχθεί από ιστόνες. Τα πιο μελετημένα σε θηλαστικά ονομάζονται Ρ1 και Ρ2.

Ribosomes

Το πιο εμφανές παράδειγμα πρωτεϊνών που συνδέονται με το RNA είναι στα ριβοσώματα. Είναι δομές που υπάρχουν σχεδόν σε όλα τα έμβια όντα - από μικρά βακτήρια έως μεγάλα θηλαστικά.

Η κύρια λειτουργία των ριβοσωμάτων είναι η μετάφραση του μηνύματος RNA σε αλληλουχία αμινοξέων.

Πρόκειται για ένα πολύ περίπλοκο μοριακό μηχανισμό, που σχηματίζεται από ένα ή περισσότερα ριβοσωμικά RNA και ένα σύνολο πρωτεϊνών. Μπορούμε να τα βρούμε ελεύθερα μέσα στο κυτταρικό κυτταρόπλασμα ή να αγκιστρωθούμε στο τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο (στην πραγματικότητα, η "τραχιά" όψη αυτού του διαμερίσματος οφείλεται στα ριβοσώματα).

Υπάρχουν διαφορές στο μέγεθος και τη δομή των ριβοσωμάτων μεταξύ ευκαρυωτικών και προκαρυωτικών οργανισμών.

Αναφορές

1. Baker, Τ. Α., Watson, J.D., Bell, S.P., Gann, Α., Losick, Μ.Α., & Levine, R. (2003). Μοριακή βιολογία του γονιδίου. Εκδόσεις Benjamin-Cummings.
2. Balhorn, R. (2007). Η οικογένεια πρωταμινών των πυρηνικών πρωτεϊνών του σπέρματος. Βιολογία γονιδιώματος, 8(9), 227.
3. Darnell, J. Ε., Lodish, Η. F., & Baltimore, D. (1990). Βιολογία των μοριακών κυττάρων. Επιστημονικά Αμερικανικά Βιβλία.
4. Jiménez García, L. F. (2003). Κυτταρική και μοριακή βιολογία. Pearson Εκπαίδευση του Μεξικού.
5. Lewin, Β (2004). Γονίδια VIII. Pearson Prentice Hall.
6. Teijon, J. Μ. (2006). Θεμελιώδη στοιχεία της δομικής βιοχημείας. Επεξεργασία Tébar.