The SSB protein atau protein DNA mengikat pita tunggal (dari bahasa Inggris " s pangkal paha s DNA trand b inding protein") adalah protein yang bertanggung jawab menstabilkan, melindungi dan secara sementara mempertahankan pita DNA tunggal yang diperoleh dari pemisahan DNA dupleks pita oleh aksi protein helikase.
Informasi genetik suatu organisme dilindungi dan dikodekan dalam bentuk DNA pita ganda. Agar dapat diterjemahkan dan direplikasi, itu harus dilepaskan dan tidak berpasangan, dan dalam proses inilah protein SSB berpartisipasi.
32 kDa (RPA32) fragmen subunit replikasi protein A (Sumber: Jawahar Swaminathan dan staf MSD di European Bioinformatics Institute melalui Wikimedia Commons)
Protein ini secara kooperatif mengikat dengan monomer lain yang berbeda yang berpartisipasi dalam menstabilkan mereka dengan DNA dan ditemukan di prokariota dan eukariota.
Protein SSB Escherichia coli (EcSSB) adalah protein pertama dari jenis ini yang dideskripsikan. Ini secara fungsional dan struktural dikarakterisasi dan sejak penemuan mereka telah digunakan sebagai model studi untuk kelas protein ini.
Organisme eukariotik memiliki protein yang mirip dengan protein SSB bakteri, tetapi pada eukariota ini dikenal sebagai protein RPA atau protein replikasi A (Replication Protein A) yang secara fungsional mirip dengan SSB.
Sejak penemuannya, pemodelan fungsional biokimia komputasi telah digunakan untuk mempelajari interaksi antara protein SSB dan DNA untai tunggal untuk menjelaskan perannya dalam proses penting genom organisme yang berbeda.
karakteristik
Jenis protein ini ditemukan di semua kerajaan kehidupan dan meskipun memiliki sifat fungsional yang sama, mereka berbeda secara struktural, terutama dalam hal perubahan konformasi, yang tampaknya spesifik untuk setiap jenis protein SSB.
Semua protein ini telah ditemukan berbagi domain yang dilestarikan yang terlibat dalam pengikatan DNA pita tunggal dan dikenal sebagai domain pengikatan oligonukleotida / oligosakarida (ditemukan dalam literatur sebagai domain OB).
Protein SSB dari bakteri termofilik seperti Thermus aquaticus memiliki karakteristik yang luar biasa, karena mereka memiliki dua domain OB di setiap subunit, sedangkan sebagian besar bakteri hanya memiliki satu dari ini di setiap subunit.
Sebagian besar protein SSB mengikat DNA pita tunggal secara tidak spesifik. Namun pengikatan masing-masing SSB bergantung pada strukturnya, derajat kooperatifitasnya, tingkat oligomerisasi, dan berbagai kondisi lingkungannya.
Konsentrasi ion magnesium divalen, konsentrasi garam, pH, suhu, keberadaan poliamina, spermidine dan spermine, adalah beberapa kondisi lingkungan yang dipelajari secara in vitro yang paling mempengaruhi aktivitas protein SSB.
Struktur
Bakteri memiliki protein SSB homo-tetrameric, dan setiap subunit memiliki domain pengikatan OB tunggal. Sebaliknya, protein SSB virus, terutama dari banyak bakteriofag, umumnya mono- atau dimer.
Pada ujung N-terminalnya, protein SSB memiliki domain pengikat DNA, sedangkan ujung C-terminalnya terdiri dari sembilan asam amino yang dilestarikan yang bertanggung jawab untuk interaksi protein-protein.
Tiga residu triptofan pada posisi 40, 54 dan 88 merupakan residu yang bertanggung jawab atas interaksi dengan DNA di domain pengikatan. Ini memediasi tidak hanya stabilisasi interaksi DNA-protein, tetapi juga perekrutan subunit protein lainnya.
Protein SSB E. coli telah dimodelkan dalam studi komputasi dan telah ditentukan bahwa ia memiliki struktur tetramer 74 kDa dan terikat pada DNA pita tunggal berkat interaksi kooperatif dari subunit mirip SSB yang berbeda.
Archaea juga memiliki protein SSB. Ini adalah monomer dan memiliki domain pengikat DNA tunggal atau domain OB.
Pada eukariota, protein RPA, secara struktural, lebih kompleks: mereka terdiri dari heterotrimer (dari tiga subunit berbeda) yang dikenal sebagai RPA70, RPA32 dan RPA14.
Mereka memiliki setidaknya enam domain pengikat oligonukleotida / oligosakarida, meskipun saat ini hanya empat dari situs ini yang diketahui secara tepat: tiga di subunit RPA70, dan yang keempat berada di subunit RPA32.
fitur
Protein SSB memiliki fungsi kunci dalam pemeliharaan, pengemasan, dan pengorganisasian genom dengan melindungi dan menstabilkan untai DNA beruntai tunggal pada saat mereka terpapar oleh aksi enzim lain.
Penting untuk dicatat bahwa protein ini bukanlah protein yang bertanggung jawab untuk melepaskan dan membuka untaian DNA. Fungsinya dibatasi hanya untuk menstabilkan DNA bila berada dalam kondisi DNA pita tunggal.
Protein SSB ini bekerja secara kooperatif, karena penyatuan salah satunya memfasilitasi penyatuan protein lain (SSB atau tidak). Dalam proses metabolisme DNA, protein ini dianggap sebagai jenis protein pionir atau primer.
Selain menstabilkan pita DNA untai tunggal, pengikatan protein ini ke DNA memiliki fungsi utama melindungi molekul-molekul ini dari degradasi oleh endonuklease tipe V.
Protein tipe SSB secara aktif berpartisipasi dalam proses replikasi DNA hampir semua organisme hidup. Protein tersebut berkembang seiring kemajuan garpu replikasi, dan menjaga kedua untai DNA induk tetap terpisah sehingga berada dalam kondisi yang tepat untuk bertindak sebagai templat.
Contoh
Pada bakteri, protein SSB menstimulasi dan menstabilkan fungsi protein RecA. Protein ini bertanggung jawab untuk perbaikan DNA (reaksi SOS), dan untuk proses rekombinasi antara molekul DNA pita tunggal komplementer.
Mutan E. coli yang direkayasa secara genetik untuk mendapatkan protein SSB yang rusak dengan cepat dihambat dan tidak memenuhi fungsinya secara efektif dalam replikasi, perbaikan, dan rekombinasi DNA.
Protein seperti RPA mengontrol perkembangan siklus sel dalam sel eukariotik. Secara khusus, diyakini bahwa konsentrasi seluler RPA4 dapat memiliki pengaruh tidak langsung pada langkah replikasi DNA, yaitu, pada konsentrasi RPA4 yang tinggi, proses ini terhambat.
Telah disarankan bahwa ekspresi RPA4 dapat mencegah proliferasi sel dengan menghambat replikasi dan berperan dalam pemeliharaan dan penandaan viabilitas sel yang sehat pada organisme hewan.
Referensi
- Anthony, E., & Lohman, TM (2019, Februari). Dinamika kompleks protein-DNA beruntai tunggal E. coli (SSB). Dalam Seminar di sel & biologi perkembangan (Vol. 86, pp. 102-111). Pers Akademik.
- Beernink, HT, & Morrical, SW (1999). RMP: protein mediator rekombinasi / replikasi. Tren dalam ilmu biokimia, 24 (10), 385-389.
- Bianco, PR (2017). Kisah SSB. Kemajuan dalam biofisika dan biologi molekuler, 127, 111-118.
- Byrne, BM, & Oakley, GG (2018, November). Replikasi protein A, pencahar yang membuat DNA teratur: Pentingnya fosforilasi RPA dalam menjaga stabilitas genom. Dalam Seminar di sel & biologi perkembangan. Pers Akademik
- Krebs, JE, Goldstein, ES, & Kilpatrick, ST (2017). Gen Lewin XII. Jones & Bartlett Belajar.
- Lecointe, F., Serena, C., Velten, M., Costes, A., McGovern, S., Meile, JC,… & Pollard, P. (2007). Mengantisipasi henti garpu replikasi kromosom: Target SSB memperbaiki DNA helikase menjadi garpu aktif. Jurnal EMBO, 26 (19), 4239-4251.