Structuur, functies en voorbeelden van nucleoproteïnen

1244
Charles McCarthy

EEN nucleoproteïne Het is elk type eiwit dat structureel geassocieerd is met een nucleïnezuur - ofwel RNA (ribonucleïnezuur) of DNA (deoxyribonucleïnezuur). De meest prominente voorbeelden zijn ribosomen, nucleosomen en nucleocapsiden in virussen..

Elk eiwit dat aan DNA bindt, kan echter niet als een nucleoproteïne worden beschouwd. Deze worden gekenmerkt door het vormen van stabiele complexen, en niet door een simpele tijdelijke associatie - zoals de eiwitten die de DNA-synthese en -afbraak mediëren, die tijdelijk en kort op elkaar inwerken..

Histonen zijn een soort prominente nucleoproteïne. Bron: Asasia [publiek domein], van Wikimedia Commons

De functies van nucleoproteïnen lopen sterk uiteen en zijn afhankelijk van de te bestuderen groep. De belangrijkste functie van histonen is bijvoorbeeld het verdichten van DNA tot nucleosomen, terwijl ribosomen deelnemen aan de synthese van eiwitten..

Artikel index

  • 1 Structuur
  • 2 Aard van de interactie
  • 3 Classificatie en functies
    • 3.1 Deoxyribonucleoproteïnen
    • 3.2 Ribonucleoproteïnen
  • 4 voorbeelden
    • 4.1 Histonen
    • 4.2 Protamines
    • 4.3 Ribosomen
  • 5 referenties

Structuur

Over het algemeen bestaan ​​nucleoproteïnen uit een hoog percentage basische aminozuurresiduen (lysine, arginine en histidine). Elk nucleoproteïne heeft zijn eigen specifieke structuur, maar ze komen allemaal samen om aminozuren van dit type te bevatten.

Bij fysiologische pH zijn deze aminozuren positief geladen, wat interacties met de moleculen van genetisch materiaal stimuleert. Vervolgens zullen we zien hoe deze interacties plaatsvinden.

Aard van de interactie

Nucleïnezuren bestaan ​​uit een ruggengraat van suikers en fosfaten, waardoor ze een negatieve lading krijgen. Deze factor is essentieel om te begrijpen hoe nucleoproteïnen interageren met nucleïnezuren. De binding die bestaat tussen eiwitten en genetisch materiaal wordt gestabiliseerd door niet-covalente bindingen.

Evenzo, volgens de basisprincipes van elektrostatica (wet van Coulomb), zien we dat ladingen van verschillende tekens (+ en -) aantrekken.

Door de aantrekkingskracht tussen de positieve en negatieve ladingen van de eiwitten en het genetisch materiaal ontstaan ​​niet-specifieke interacties. Daarentegen komen specifieke knooppunten voor in specifieke sequenties, zoals ribosomaal RNA..

Er zijn verschillende factoren die de interacties tussen het eiwit en het genetisch materiaal kunnen veranderen. Een van de belangrijkste zijn de concentraties van zouten, die de ionsterkte in de oplossing verhogen; ionogene oppervlakteactieve stoffen en andere chemische verbindingen van polaire aard, zoals onder andere fenol, formamide.

Classificatie en functies

Nucleoproteïnen worden geclassificeerd op basis van het nucleïnezuur waaraan ze zijn gehecht. We kunnen dus onderscheid maken tussen twee goed gedefinieerde groepen: deoxyribonucleoproteïnen en ribonucleoproteïnen. Logischerwijs is het eerste doelwit-DNA en het laatste RNA.

Deoxyribonucleoproteïnen

De meest prominente functie van deoxyribonucleoproteïnen is de verdichting van DNA. De cel staat voor een uitdaging die bijna onmogelijk te overwinnen lijkt: bijna twee meter DNA op de juiste manier in een microscopisch kleine kern wikkelen. Dit fenomeen kan worden bereikt dankzij het bestaan ​​van nucleoproteïnen die de streng organiseren.

Deze groep wordt ook in verband gebracht met regulerende functies in onder meer replicatieprocessen, DNA-transcriptie en homologe recombinatie..

Ribonucleoproteïnen

Ribonucleoproteïnen vervullen op hun beurt essentiële functies, die variëren van DNA-replicatie tot de regulering van genexpressie en regulering van het centrale metabolisme van RNA..

Ze zijn ook gerelateerd aan beschermende functies, aangezien boodschapper-RNA nooit vrij is in de cel, omdat het vatbaar is voor afbraak. Om dit te voorkomen, associëren een reeks ribonucleoproteïnen zich met dit molecuul in beschermende complexen..

Hetzelfde systeem wordt aangetroffen in virussen, die hun RNA-moleculen beschermen tegen de werking van enzymen die het zouden kunnen afbreken.

Voorbeelden

Histonen

Histonen komen overeen met de eiwitcomponent van chromatine. Ze zijn het meest prominent binnen deze categorie, hoewel we ook andere eiwitten vinden die aan DNA zijn gebonden die geen histonen zijn, en die deel uitmaken van een grote groep die niet-histonische eiwitten wordt genoemd..

Structureel zijn ze de meest basale eiwitten in chromatine. En vanuit het oogpunt van overvloed zijn ze evenredig met de hoeveelheid DNA.

We hebben vijf soorten histonen. De classificatie was historisch gebaseerd op het gehalte aan basische aminozuren. Histon-klassen zijn praktisch onveranderlijk onder eukaryote groepen.

Deze evolutionaire conservering wordt toegeschreven aan de enorme rol die histonen spelen in organische wezens.

Als de sequentie die codeert voor een histon verandert, zal het organisme ernstige gevolgen ondervinden, aangezien de DNA-verpakking defect zal zijn. Natuurlijke selectie is dus verantwoordelijk voor het elimineren van deze niet-functionele varianten.

Van de verschillende groepen zijn de meest geconserveerde histonen H3 en H4. In feite zijn de sequenties identiek in organismen die - fylogenetisch gesproken - zo ver uit elkaar liggen als een koe en een erwt..

DNA rolt zichzelf op in wat bekend staat als de histon-octameer, en deze structuur is het nucleosoom - het eerste niveau van verdichting van genetisch materiaal..

Protamines

Protamines zijn kleine nucleaire eiwitten (bij zoogdieren zijn ze samengesteld uit een polypeptide van bijna 50 aminozuren), gekenmerkt door een hoog gehalte aan het aminozuurresidu arginine. De belangrijkste rol van protamines is het vervangen van histonen in de haploïde fase van spermatogenese.

Van dit soort basiseiwitten is voorgesteld dat ze cruciaal zijn voor de verpakking en stabilisatie van DNA in de mannelijke gameet. Ze verschillen van histonen doordat ze een dichtere verpakking mogelijk maken.

Bij gewervelde dieren zijn 1 tot 15 coderende sequenties voor eiwitten gevonden, allemaal gegroepeerd op hetzelfde chromosoom. Sequentievergelijking suggereert dat ze zijn geëvolueerd uit histonen. De meest bestudeerde zoogdieren worden P1 en P2 genoemd.

Ribosomen

Het meest opvallende voorbeeld van eiwitten die aan RNA binden, zijn de ribosomen. Het zijn structuren die in vrijwel alle levende wezens aanwezig zijn - van kleine bacteriën tot grote zoogdieren.

Ribosomen hebben de belangrijkste functie van het vertalen van de RNA-boodschap in een aminozuursequentie.

Ze zijn een zeer complexe moleculaire machinerie, bestaande uit een of meer ribosomale RNA's en een reeks eiwitten. We kunnen ze vrij vinden in het celcytoplasma, of verankerd in het ruwe endoplasmatisch reticulum (in feite is het 'ruwe' aspect van dit compartiment te wijten aan ribosomen).

Er zijn verschillen in de grootte en structuur van ribosomen tussen eukaryote en prokaryote organismen..

Referenties

  1. Baker, T. A., Watson, J. D., Bell, S. P., Gann, A., Losick, M. A., & Levine, R. (2003). Moleculaire biologie van het gen. Benjamin-Cummings Publishing Company.
  2. Balhorn, R. (2007). De protamine-familie van nucleaire eiwitten van sperma. Genoombiologie8(9), 227.
  3. Darnell, J. E., Lodish, H. F., & Baltimore, D. (1990). Moleculaire celbiologie. Scientific American Books.
  4. Jiménez García, L. F. (2003). Cellulaire en moleculaire biologie. Pearson Education van Mexico.
  5. Lewin, B (2004). Genen VIII. Pearson Prentice Hall.
  6. Teijón, J. M. (2006). Structurele biochemische grondbeginselen. Redactioneel Tébar.

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.