Нуклеопротеины

Нуклеопротеины — это белки, конъюгированные с нуклеиновыми кислотами ( ДНК или РНК ). [1] Типичные нуклеопротеины включают рибосомы , нуклеосомы и вирусные нуклеокапсида белки .
Структуры
[ редактировать ]
Нуклеопротеины имеют тенденцию быть положительно заряженными, что облегчает взаимодействие с отрицательно заряженными цепями нуклеиновых кислот. Третичные структуры и биологические функции многих нуклеопротеинов понятны. [2] [3] Важные методы определения структуры нуклеопротеинов включают дифракцию рентгеновских лучей , ядерный магнитный резонанс и криоэлектронную микроскопию .
Вирусы
[ редактировать ]Геномы вирусов ( ДНК или РНК ) чрезвычайно плотно упакованы в вирусный капсид . [4] [5] Таким образом, многие вирусы представляют собой не что иное, как организованную совокупность нуклеопротеинов, сайты связывания которых направлены внутрь. Структурно охарактеризованные вирусные нуклеопротеины включают грипп , [6] бешенство , [7] Эбола , Буньямвера , [8] Шмалленберг , [8] Хазара , [9] Крымско-Конго геморрагическая лихорадка , [10] и Ласса . [11]
Дезоксирибонуклеопротеины
[ редактировать ]Дезоксирибонуклеопротеин (ДНП) представляет собой комплекс ДНК и белка. [12] Прототипическими примерами являются нуклеосомы , комплексы, в которых геномная ДНК обернута вокруг кластеров из восьми белков- гистонов в ядрах эукариотических клеток с образованием хроматина . Протамины заменяют гистоны во время сперматогенеза.
Функции
[ редактировать ]Наиболее распространенными дезоксирибонуклеопротеинами являются нуклеосомы , компонентом которых является ядерная ДНК . Белки, связанные с ДНК, — это гистоны и протамины ; образующиеся нуклеопротеины располагаются в хромосомах . Таким образом, вся хромосома , т. е. хроматин эукариот , состоит из таких нуклеопротеинов. [2] [13]
В эукариотических клетках ДНК связана примерно с равной массой белков-гистонов в высококонденсированном нуклеопротеиновом комплексе, называемом хроматином . [14] Дезоксирибонуклеопротеины в этом виде комплекса взаимодействуют, образуя мультибелковый регуляторный комплекс, в котором промежуточная ДНК закольцована или закручена. Дезоксирибонуклеопротеины участвуют в регуляции репликации и транскрипции ДНК. [15]
Дезоксирибонуклеопротеины также участвуют в гомологичной рекомбинации — процессе восстановления ДНК , который кажется почти универсальным. Центральным промежуточным этапом в этом процессе является взаимодействие множества копий белка рекомбиназы с одноцепочечной ДНК с образованием нити DNP. Рекомбиназы, используемые в этом процессе, продуцируются архей (рекомбиназа RadA). [16] бактериями (рекомбиназа RecA) [17] и эукариотами от дрожжей к человеку ( рекомбиназы Rad51 и Dmc1 ). [18]
Рибонуклеопротеины
[ редактировать ]Рибонуклеопротеин ( РНП ) представляет собой комплекс рибонуклеиновой кислоты и РНК-связывающего белка . Эти комплексы играют неотъемлемую роль в ряде важных биологических функций, включая транскрипцию, трансляцию и регуляцию экспрессии генов. [20] и регуляция метаболизма РНК. [21] Несколько примеров РНП включают рибосому , фермент теломеразу , рибонуклеопротеины свода , РНКазу P , hnRNP и малые ядерные РНП ( мяРНП ), которые участвуют в пре-мРНК сплайсинге ( сплайсосома ) и являются одними из основных компонентов ядрышка . [22] Некоторые вирусы представляют собой простые рибонуклеопротеиды, содержащие всего одну молекулу РНК и ряд идентичных белковых молекул. Другие представляют собой рибонуклеопротеиновые или дезоксирибонуклеопротеиновые комплексы, содержащие ряд различных белков и исключительно большее количество молекул нуклеиновых кислот. [ нужна ссылка ] В настоящее время в Банке данных белков RCSB (PDB) можно найти более 2000 RNP. [23] Кроме того, база данных интерфейса белок-РНК (PRIDB) содержит коллекцию информации о интерфейсах РНК-белок, основанную на данных, взятых из PDB. [24] Некоторые общие черты интерфейсов белок-РНК были выведены на основе известных структур. Например, РНП в мяРНП имеют РНК-связывающий мотив в своем РНК-связывающем белке. Остатки ароматических аминокислот в этом мотиве приводят к штабелированию взаимодействий с РНК. Остатки лизина в спиральной части РНК-связывающих белков помогают стабилизировать взаимодействия с нуклеиновыми кислотами. Это связывание нуклеиновой кислоты усиливается электростатическим притяжением между положительными боковыми цепями лизина и отрицательными цепями нуклеиновой кислоты фосфатными . Кроме того, можно моделировать RNP вычислительным путем. [25] Хотя вычислительные методы определения структур РНП менее точны, чем экспериментальные методы, они предоставляют грубую модель структуры, которая позволяет предсказать идентичность значимых аминокислот и нуклеотидных остатков. Такая информация помогает понять общую функцию RNP.
«РНП» также может относиться к частицам рибонуклеопротеина . Частицы рибонуклеопротеина представляют собой отдельные внутриклеточные очаги посттранскрипционной регуляции . Эти частицы играют важную роль в вируса гриппа репликации А. [27] Геном вируса гриппа состоит из восьми рибонуклеопротеиновых частиц, образованных комплексом РНК с отрицательным смыслом, связанным с вирусным нуклеопротеином. Каждый РНП несет в себе комплекс РНК-полимеразы . Когда нуклеопротеин связывается с вирусной РНК , он способен обнажить нуклеотидные основания, которые позволяют вирусной полимеразе транскрибировать РНК. На этом этапе, как только вирус проникнет в клетку-хозяина, он будет готов начать процесс репликации.
Антитела к РНП
[ редактировать ]Антитела против РНП представляют собой аутоантитела, связанные со смешанным заболеванием соединительной ткани , и также обнаруживаются почти у 40% пациентов с красной волчанкой . тесно связаны два типа антител против РНП С синдромом Шегрена : SS-A (Ro) и SS-B (La). Аутоантитела против мяРНП называются анти-Смит-антителами и специфичны для СКВ. Наличие значительного уровня анти-U1-RNP также служит возможным индикатором MCTD при обнаружении в сочетании с несколькими другими факторами. [28]
Функции
[ редактировать ]Рибонуклеопротеины играют защитную роль. мРНК никогда не встречаются в клетке в виде свободных молекул РНК. Они всегда связаны с рибонуклеопротеинами и функционируют как рибонуклеопротеиновые комплексы. [14]
Точно так же геномы РНК-вирусов с отрицательной цепью никогда не существуют в виде свободной молекулы РНК. Рибонуклеопротеины защищают свои геномы от РНКазы . [29] Нуклеопротеины часто являются основными антигенами вирусов, поскольку они имеют штаммоспецифические и группоспецифические антигенные детерминанты .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Нуклеопротеины Национальной медицинской библиотеки США в медицинских предметных рубриках (MeSH).
- ^ Перейти обратно: а б Грэм К. Хантер Г.К. (2000): Жизненные силы. Открытие молекулярной основы жизни. Академическое издательство, Лондон, 2000 г., ISBN 0-12-361811-8 .
- ^ Нельсон Д.Л., Кокс М.М. (2013): Lehninger Biochemie. Спрингер, ISBN 978-3-540-68637-8 .
- ^ Цлил, Шелли; Киндт, Джеймс Т.; Гелбарт, Уильям М.; Бен-Шауль, Авиноам (март 2003 г.). «Силы и давления при упаковке ДНК и высвобождении из вирусных капсидов» . Биофизический журнал . 84 (3): 1616–1627. Бибкод : 2003BpJ....84.1616T . дои : 10.1016/s0006-3495(03)74971-6 . ПМК 1302732 . ПМИД 12609865 .
- ^ Пурохит, Прашант К.; Инамдар, Мандар М.; Грейсон, Пол Д.; Сквайрс, Тодд М.; Кондев, Жане; Филлипс, Роб (2005). «Силы во время упаковки и выброса ДНК бактериофага» . Биофизический журнал . 88 (2): 851–866. arXiv : q-bio/0406022 . Бибкод : 2005BpJ....88..851P . дои : 10.1529/biophysj.104.047134 . ПМК 1305160 . ПМИД 15556983 .
- ^ Нг, Энди Ка-Люнг; Ван, Цзя-Хуай; Шоу, Панг-Чуй (27 мая 2009 г.). «Анализ структуры и последовательности нуклеопротеина вируса гриппа А». Наука в Китае. Серия C: Науки о жизни . 52 (5): 439–449. дои : 10.1007/s11427-009-0064-x . ISSN 1006-9305 . ПМИД 19471866 . S2CID 610062 .
- ^ Альбертини, Орели А.В.; Вернимонт, Эми К.; Музиол, Тадеуш; Равелли, Раймонд Б.Г.; Клапье, Седрик Р.; Шен, Гай; Вайсенхорн, Винфрид; Руигрок, Роб WH (21 июля 2006 г.). «Кристаллическая структура комплекса нуклеопротеин-РНК вируса бешенства» . Наука . 313 (5785): 360–363. Бибкод : 2006Sci...313..360A . дои : 10.1126/science.1125280 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 16778023 . S2CID 29937744 .
- ^ Перейти обратно: а б Ариза, А.; Таннер, С.Дж.; Уолтер, Коннектикут; Дент, КЦ; Шепард, округ Колумбия; Ву, В.; Мэтьюз, СВ; Хискокс, Дж.А.; Грин, Ти Джей (1 июня 2013 г.). «Нуклеокапсидные белковые структуры ортобуньявирусов позволяют лучше понять архитектуру рибонуклеопротеина и полимеризацию РНК» . Исследования нуклеиновых кислот . 41 (11): 5912–5926. дои : 10.1093/нар/gkt268 . ISSN 0305-1048 . ПМЦ 3675483 . ПМИД 23595147 .
- ^ Сёртиз, Ребекка; Ариса, Антонио; Панч, Эмма К.; Трин, Чи Х.; Дауэлл, Стюарт Д.; Хьюсон, Роджер; Хискокс, Джулиан А.; Барр, Джон Н.; Эдвардс, Томас А. (01 января 2015 г.). «Кристаллическая структура белка нуклеокапсида вируса Хазара» . BMC Структурная биология . 15:24 . дои : 10.1186/s12900-015-0051-3 . ISSN 1472-6807 . ПМЦ 4696240 . ПМИД 26715309 .
- ^ Картер, Стивен Д.; Сёртиз, Ребекка; Уолтер, Шерил Т.; Ариса, Антонио; Бержерон, Эрик; Никол, Стюарт Т.; Хискокс, Джулиан А.; Эдвардс, Томас А.; Барр, Джон Н. (15 октября 2012 г.). «Структура, функция и эволюция нуклеокапсидного белка вируса геморрагической лихорадки Крым-Конго» . Журнал вирусологии . 86 (20): 10914–10923. дои : 10.1128/JVI.01555-12 . ISSN 0022-538X . ПМЦ 3457148 . ПМИД 22875964 .
- ^ Ци, Сяосюань; Лань, Шуйюнь; Ван, Вэньцзянь; Шельде, Лиза Маклей; Донг, Хаохао; Уоллат, Грегор Д.; Ли, Хин; Лян, Юин; Донг, Чанцзян (2010). «Связывание кэпа и уклонение от иммунитета, выявленное структурой нуклеопротеина Ласса» . Природа . 468 (7325): 779–783. Бибкод : 2010Natur.468..779Q . дои : 10.1038/nature09605 . ПМК 3057469 . ПМИД 21085117 .
- ^ Дезоксирибонуклеопротеины Национальной медицинской библиотеки США в медицинских предметных рубриках (MeSH).
- ^ Нельсон Д.Л., Майкл М. Кокс М.М. (2013): Принципы биохимии Ленингера. У. Х. Фриман, ISBN 978-1-4641-0962-1 .
- ^ Перейти обратно: а б Лодиш, Харви. Молекулярно-клеточная биология .
- ^ Эколс, Харрисон (1990). «Нуклеопротеиновые структуры, инициирующие репликацию ДНК, транскрипцию и сайт-специфическую рекомбинацию» . Журнал биологической химии . 265 (25): 14697–700. дои : 10.1016/S0021-9258(18)77163-9 . ПМИД 2203758 .
- ^ Зейтц Э.М., Брокман Дж.П., Сандлер С.Дж., Кларк А.Дж., Ковальчиковски С.К. (1998). «Белок RadA представляет собой архейный гомолог белка RecA, который катализирует обмен цепей ДНК» . Генс Дев . 12 (9): 1248–53. дои : 10.1101/gad.12.9.1248 . ПМК 316774 . ПМИД 9573041 .
- ^ Кокс М.М., Гудман М.Ф., Кройцер К.Н., Шерратт Д.Д., Сэндлер С.Дж., Марианс К.Дж. (2000). «Важность ремонта остановившихся вилок репликации». Природа . 404 (6773): 37–41. Бибкод : 2000Natur.404...37C . дои : 10.1038/35003501 . ПМИД 10716434 . S2CID 4427794 .
- ^ Крикард Дж.Б., Канецки К., Квон Ю., Сунг П., Грин ЕС (2018). «Спонтанная саморасщепление ДНК-рекомбиназ Rad51 и Dmc1 внутри смешанных рекомбиназных нитей» . Ж. Биол. Хим . 293 (11): 4191–4200. дои : 10.1074/jbc.RA117.001143 . ПМК 5858004 . ПМИД 29382724 .
- ^ Мюллер, Мэнди; Хутин, Стефани; Мэриголд, Оливер; Ли, Кэти Х.; Берлингейм, Эл; Глаунсингер, Бритт А. (12 мая 2015 г.). «Рибонуклеопротеиновый комплекс защищает мРНК интерлейкина-6 от разрушения различными герпесвирусными эндонуклеазами» . ПЛОС Патогены . 11 (5): e1004899. дои : 10.1371/journal.ppat.1004899 . ISSN 1553-7366 . ПМЦ 4428876 . ПМИД 25965334 .
- ^ Хоган, Дэниел Дж; Риордан, Дэниел П.; Гербер, Андре П; Хершлаг, Даниэль; Браун, Патрик О (07 ноября 2016 г.). «Различные РНК-связывающие белки взаимодействуют с функционально связанными наборами РНК, что указывает на наличие обширной системы регуляции» . ПЛОС Биология . 6 (10): е255. doi : 10.1371/journal.pbio.0060255 . ISSN 1544-9173 . ПМЦ 2573929 . ПМИД 18959479 .
- ^ Луконг, Кивен Э.; Чанг, Кай-вэй; Ханджян, Эдуард В.; Ричард, Стефан (1 августа 2008 г.). «РНК-связывающие белки при генетических заболеваниях человека». Тенденции в генетике . 24 (8): 416–425. дои : 10.1016/j.tig.2008.05.004 . ISSN 0168-9525 . ПМИД 18597886 .
- ^ «Рибонуклеопротеин» . www.uniprot.org . Проверено 7 ноября 2016 г.
- ^ Банк, Данные о белках RCSB. «Банк данных белков RCSB - RCSB PDB» . Архивировано из оригинала 18 апреля 2015 г. Проверено 14 апреля 2018 г.
{{cite journal}}
: Для цитирования журнала требуется|journal=
( помощь ) - ^ Льюис, Бенджамин А.; Валия, Расна Р.; Террибилини, Майкл; Фергюсон, Джефф; Чжэн, Чарльз; Хонавар, Васант; Доббс, Дрена (07 ноября 2016 г.). «PRIDB: база данных интерфейсов белок-РНК» . Исследования нуклеиновых кислот . 39 (Проблема с базой данных): D277–D282. дои : 10.1093/нар/gkq1108 . ISSN 0305-1048 . ПМК 3013700 . ПМИД 21071426 .
- ^ Тушинская Ирина; Мательска, Дорота; Магнус, Мартин; Хойновский, Гжегож; Каспржак, Джоанна М.; Козловский, Лукаш П.; Дунин-Горкавич, Станислав; Буйницкий, Януш М. (01 февраля 2014 г.). «Компьютерное моделирование структур белково-РНК комплексов». методы . 65 (3): 310–319. дои : 10.1016/j.ymeth.2013.09.014 . ISSN 1095-9130 . ПМИД 24083976 . S2CID 37061678 .
- ^ Момосе, Фумитака, Тецуя, Такаши; Джо, Кавагути, Ацуши; Нагата, Морикава, Юко (22 июня 2011 г.) . PLOS ONE .6 / (6): e21123. Бибкод : ... . doi : journal.pone.0021123 . ISSN 1932-6203 . PMC 31731653 . 621123M 10.1371 2011PLoSO
- ^ Боден, Ф; Бах, К; Кьюсак, С; Руигрок, RW (1 июля 1994 г.). «Структура РНП вируса гриппа. I. Нуклеопротеин вируса гриппа плавит вторичную структуру в ручке РНК и подвергает основания воздействию растворителя» . Журнал ЭМБО . 13 (13): 3158–3165. дои : 10.1002/j.1460-2075.1994.tb06614.x . ISSN 0261-4189 . ПМЦ 395207 . ПМИД 8039508 .
- ^ «Смешанное заболевание соединительной ткани (MCTD) | Клиника Кливленда» . my.clevelandclinic.org . Проверено 7 ноября 2016 г.
- ^ Руигрок, Роб WH; Крепен, Тибо; Колакофски, Дэн (2011). «Нуклеопротеины и нуклеокапсиды РНК-вирусов с отрицательной цепью». Современное мнение в микробиологии . 14 (4): 504–510. дои : 10.1016/j.mib.2011.07.011 . ПМИД 21824806 .