stringtranslate.com

Нуклеопротеин

Нуклеосома представляет собой комбинацию ДНК + гистоновых белков .

Нуклеопротеины — это белки, конъюгированные с нуклеиновыми кислотами ( ДНК или РНК ). [1] Типичные нуклеопротеины включают рибосомы , нуклеосомы и вирусные нуклеокапсидные белки.

Структуры

Поперечный разрез частицы вируса Эбола , справа показаны и обозначены структуры основных белков.

Нуклеопротеины, как правило, имеют положительный заряд, что облегчает взаимодействие с отрицательно заряженными цепями нуклеиновых кислот. Третичные структуры и биологические функции многих нуклеопротеинов изучены. [2] [3] Важные методы определения структур нуклеопротеинов включают рентгеновскую дифракцию , ядерный магнитный резонанс и криоэлектронную микроскопию .

Вирусы

Геномы вирусов ( ДНК или РНК ) чрезвычайно плотно упакованы в вирусный капсид . [4] [5] Многие вирусы , таким образом, представляют собой не более чем организованный набор нуклеопротеинов с их сайтами связывания, направленными внутрь. Структурно охарактеризованные вирусные нуклеопротеины включают грипп , [6] бешенство , [7] Эболу , Буньямверу , [8] Шмалленберг , [8] Хазарейскую , [9] Крымско-Конголезскую геморрагическую лихорадку , [10] и Ласса . [11]

Дезоксирибонуклеопротеины

Дезоксирибонуклеопротеин (ДНП) представляет собой комплекс ДНК и белка. [12] Прототипическими примерами являются нуклеосомы , комплексы, в которых геномная ДНК обернута вокруг кластеров из восьми гистоновых белков в ядрах эукариотических клеток, образуя хроматин . Протамины заменяют гистоны во время сперматогенеза.

Функции

Наиболее распространенными дезоксирибонуклеопротеинами являются нуклеосомы , в которых компонентом является ядерная ДНК . Белки, объединенные с ДНК, представляют собой гистоны и протамины ; полученные нуклеопротеины располагаются в хромосомах . Таким образом, вся хромосома , т. е. хроматин у эукариот, состоит из таких нуклеопротеинов. [2] [13]

В эукариотических клетках ДНК связана примерно с равной массой гистоновых белков в высококонденсированном комплексе нуклеопротеинов, называемом хроматином . [14] Дезоксирибонуклеопротеины в этом типе комплекса взаимодействуют, образуя мультипротеиновый регуляторный комплекс, в котором промежуточная ДНК закольцована или намотана. Дезоксирибонуклеопротеины участвуют в регуляции репликации и транскрипции ДНК. [15]

Дезоксирибонуклеопротеины также участвуют в гомологичной рекомбинации , процессе восстановления ДНК , который, по-видимому, является почти универсальным. Центральным промежуточным этапом в этом процессе является взаимодействие множественных копий белка рекомбиназы с одноцепочечной ДНК для формирования нити DNP. Рекомбиназы, используемые в этом процессе, производятся археями (рекомбиназа RadA), [16] бактериями (рекомбиназа RecA) [17] и эукариотами от дрожжей до человека ( рекомбиназы Rad51 и Dmc1 ). [18]

Рибонуклеопротеины

Ядро клетки с ДНК, окрашенной в синий цвет, и нуклеолиновый белок в красный. Нуклеолиновый белок связывает некоторые мРНК (например, мРНК для интерлейкина-6 ). Это защищает эти мРНК от деградации герпесвирусом, ассоциированным с саркомой Капоши, при инфицировании. Этот комплекс РНК-нуклеолин затем безопасно транспортируется в цитозоль для трансляции рибосомами для получения белка интерлейкина-6, который участвует в противовирусном иммунном ответе . [19]

Рибонуклеопротеин ( РНП ) представляет собой комплекс рибонуклеиновой кислоты и РНК-связывающего белка . Эти комплексы играют неотъемлемую роль в ряде важных биологических функций, которые включают транскрипцию, трансляцию и регулирование экспрессии генов [20] и регулирование метаболизма РНК. [21] Несколько примеров РНП включают рибосому , фермент теломеразу , рибонуклеопротеины свода , РНКазу P , hnRNP и малые ядерные РНП ( мяРНП ), которые были вовлечены в сплайсинг пре-мРНК ( сплайсосому ) и являются одними из основных компонентов ядрышка . [ 22] Некоторые вирусы являются простыми рибонуклеопротеинами, содержащими только одну молекулу РНК и несколько идентичных молекул белка. Другие представляют собой комплексы рибонуклеопротеинов или дезоксирибонуклеопротеинов, содержащие несколько различных белков и, в исключительных случаях, больше молекул нуклеиновой кислоты. [ необходима цитата ] В настоящее время в RCSB Protein Data Bank (PDB) можно найти более 2000 RNP. [23] Кроме того, в базе данных Protein-RNA Interface Data Base (PRIDB) собрана информация об интерфейсах РНК-белок на основе данных, взятых из PDB. [24] Некоторые общие черты интерфейсов белок-РНК были выведены на основе известных структур. Например, RNP в snRNP имеют мотив связывания РНК в своем РНК-связывающем белке. Остатки ароматических аминокислот в этом мотиве приводят к стекинговым взаимодействиям с РНК. Остатки лизина в спиральной части РНК-связывающих белков помогают стабилизировать взаимодействия с нуклеиновыми кислотами. Это связывание нуклеиновых кислот усиливается электростатическим притяжением между положительными боковыми цепями лизина и отрицательными фосфатными остовами нуклеиновых кислот . Кроме того, можно моделировать RNP вычислительно. [25] Хотя вычислительные методы выведения структур RNP менее точны, чем экспериментальные методы, они дают грубую модель структуры, которая позволяет предсказывать идентичность значимых аминокислот и нуклеотидных остатков. Такая информация помогает понять общую функцию RNP.

Клетка, инфицированная вирусом гриппа А. Белки вирусных рибонуклеопротеиновых частиц , окрашенные в белый цвет, захватывают активный транспорт через эндосомы , чтобы перемещаться внутри клетки быстрее, чем путем простой диффузии . [26]

«RNP» также может относиться к рибонуклеопротеиновым частицам . Рибонуклеопротеиновые частицы являются отдельными внутриклеточными очагами посттранскрипционной регуляции . Эти частицы играют важную роль в репликации вируса гриппа А. [27] Геном вируса гриппа состоит из восьми рибонуклеопротеиновых частиц, образованных комплексом отрицательно-полярной РНК, связанной с вирусным нуклеопротеином. Каждый RNP несет с собой комплекс РНК-полимеразы . Когда нуклеопротеин связывается с вирусной РНК , он способен обнажить нуклеотидные основания, которые позволяют вирусной полимеразе транскрибировать РНК. В этот момент, как только вирус попадает в клетку-хозяина, он будет готов начать процесс репликации.

Антитела к РНП

Антитела к RNP являются аутоантителами , связанными со смешанным заболеванием соединительной ткани , и также обнаруживаются почти у 40% пациентов с красной волчанкой . Два типа антител к RNP тесно связаны с синдромом Шегрена : SS-A (Ro) и SS-B (La). Аутоантитела к snRNP называются антителами к Smith и специфичны для SLE. Наличие значительного уровня анти-U1-RNP также служит возможным индикатором MCTD при обнаружении в сочетании с несколькими другими факторами. [28]

Функции

Рибонуклеопротеины играют роль защиты. мРНК никогда не встречаются в клетке в виде свободных молекул РНК. Они всегда связаны с рибонуклеопротеинами и функционируют как комплексы рибонуклеопротеинов. [14]

Точно так же геномы вирусов с отрицательной цепью РНК никогда не существуют в виде свободной молекулы РНК. Рибонуклеопротеины защищают их геномы от РНКазы . [29] Нуклеопротеины часто являются основными антигенами для вирусов, поскольку они имеют штаммоспецифические и группоспецифические антигенные детерминанты .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Нуклеопротеины в рубриках медицинских предметов Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)
  2. ^ ab Graeme K. Hunter GK (2000): Vital Forces. Открытие молекулярной основы жизни. Academic Press, London 2000, ISBN  0-12-361811-8 .
  3. ^ Нельсон Д.Л., Кокс М.М. (2013): Lehninger Biochemie. Спрингер, ISBN 978-3-540-68637-8 . 
  4. ^ Tzlil, Shelly; Kindt, James T.; Gelbart, William M.; Ben-Shaul, Avinoam (март 2003 г.). «Силы и давления при упаковке и высвобождении ДНК из вирусных капсидов». Biophysical Journal . 84 (3): 1616–1627. Bibcode :2003BpJ....84.1616T. doi :10.1016/s0006-3495(03)74971-6. PMC 1302732 . PMID  12609865. 
  5. ^ 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». Biophysical Journal . 88 (2): 851–866. arXiv : q-bio/0406022 . Bibcode :2005BpJ....88..851P. doi :10.1529/biophysj.104.047134. PMC 1305160 . PMID  15556983. 
  6. ^ 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. PMID  19471866. S2CID  610062.
  7. ^ Albertini, Aurélie AV; Wernimont, Amy K.; Muziol, Tadeusz; Ravelli, Raimond BG; Clapier, Cedric R.; Schoehn, Guy; Weissenhorn, Winfried; Ruigrok, Rob WH (21 июля 2006 г.). «Кристаллическая структура комплекса нуклеопротеина-РНК вируса бешенства». Science . 313 (5785): 360–363. Bibcode :2006Sci...313..360A. doi : 10.1126/science.1125280 . ISSN  0036-8075. PMID  16778023. S2CID  29937744.
  8. ^ ab Ариза, А.; Таннер, С.Дж.; Уолтер, КТ; Дент, К.К.; Шеперд, Д.А.; Ву, В.; Мэтьюз, С.В.; Хискокс, ДЖ.; Грин, Т.Дж. (2013-06-01). «Структуры нуклеокапсидных белков ортобуньявирусов раскрывают понимание архитектуры рибонуклеопротеинов и полимеризации РНК». Nucleic Acids Research . 41 (11): 5912–5926. doi :10.1093/nar/gkt268. ISSN  0305-1048. PMC 3675483. PMID 23595147  . 
  9. ^ Surtees, Rebecca; Ariza, Antonio; Punch, Emma K.; Trinh, Chi H.; Dowall, Stuart D.; Hewson, Roger; Hiscox, Julian A.; Barr, John N.; Edwards, Thomas A. (2015-01-01). "Кристаллическая структура белка нуклеокапсида вируса Хазара". BMC Structural Biology . 15 : 24. doi : 10.1186/s12900-015-0051-3 . ISSN  1472-6807. PMC 4696240. PMID  26715309 . 
  10. ^ Картер, Стивен Д.; Сёртис, Ребекка; Уолтер, Шерил Т.; Ариза, Антонио; Бержерон, Эрик; Никол, Стюарт Т.; Хискокс, Джулиан А.; Эдвардс, Томас А.; Барр, Джон Н. (15.10.2012). «Структура, функция и эволюция нуклеокапсидного белка вируса крымско-конголезской геморрагической лихорадки». Журнал вирусологии . 86 (20): 10914–10923. doi :10.1128/JVI.01555-12. ISSN  0022-538X. PMC 3457148. PMID 22875964  . 
  11. ^ Qi, Xiaoxuan; Lan, Shuiyun; Wang, Wenjian; Schelde, Lisa McLay; Dong, Haohao; Wallat, Gregor D.; Ly, Hinh; Liang, Yuying; Dong, Changjiang (2010). «Связывание крышки и уклонение от иммунного ответа, выявленные структурой нуклеопротеина Lassa». Nature . 468 (7325): 779–783. Bibcode :2010Natur.468..779Q. doi :10.1038/nature09605. PMC 3057469 . PMID  21085117. 
  12. ^ Дезоксирибонуклеопротеины в рубриках медицинских предметов Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)
  13. ^ Нельсон DL, Майкл М. Кокс MM (2013): Принципы биохимии Ленингера. WH Freeman, ISBN 978-1-4641-0962-1 . 
  14. ^ ab Лодиш, Харви. Молекулярная клеточная биология .
  15. ^ Эколс, Харрисон (1990). «Структуры нуклеопротеинов, инициирующие репликацию ДНК, транскрипцию и сайт-специфическую рекомбинацию». Журнал биологической химии . 265 (25): 14697–700. doi : 10.1016/S0021-9258(18)77163-9 . PMID  2203758.
  16. ^ Seitz EM, Brockman JP, Sandler SJ, Clark AJ, Kowalczykowski SC (1998). «Белок RadA — гомолог белка RecA архей, который катализирует обмен цепями ДНК». Genes Dev . 12 (9): 1248–53. doi :10.1101/gad.12.9.1248. PMC 316774. PMID  9573041 . 
  17. ^ Cox MM, Goodman MF, Kreuzer KN, Sherratt DJ, Sandler SJ, Marians KJ (2000). «Важность восстановления остановленных репликативных вилок». Nature . 404 (6773): 37–41. Bibcode :2000Natur.404...37C. doi :10.1038/35003501. PMID  10716434. S2CID  4427794.
  18. ^ Crickard JB, Kaniecki K, Kwon Y, Sung P, Greene EC (2018). «Спонтанная самосегрегация рекомбиназ ДНК Rad51 и Dmc1 в смешанных филаментах рекомбиназы». J. Biol. Chem . 293 (11): 4191–4200. doi : 10.1074/jbc.RA117.001143 . PMC 5858004. PMID  29382724 . 
  19. ^ Мюллер, Мэнди; Хатин, Стефани; Мэриголд, Оливер; Ли, Кэти Х.; Берлингейм, Эл; Глаунсингер, Бритт А. (2015-05-12). «Комплекс рибонуклеопротеина защищает мРНК интерлейкина-6 от деградации различными эндонуклеазами вируса герпеса». PLOS Pathogens . 11 (5): e1004899. doi : 10.1371/journal.ppat.1004899 . ISSN  1553-7366. PMC 4428876. PMID 25965334  . 
  20. ^ Хоган, Дэниел Дж.; Риордан, Дэниел П.; Гербер, Андре П.; Хершлаг, Дэниел; Браун, Патрик О. (2016-11-07). «Различные РНК-связывающие белки взаимодействуют с функционально связанными наборами РНК, предполагая обширную регуляторную систему». PLOS Biology . 6 (10): e255. doi : 10.1371/journal.pbio.0060255 . ISSN  1544-9173. PMC 2573929. PMID 18959479  . 
  21. ^ Lukong, Kiven E.; Chang, Kai-wei; Khandjian, Edouard W.; Richard, Stéphane (2008-08-01). «РНК-связывающие белки при генетических заболеваниях человека». Trends in Genetics . 24 (8): 416–425. doi :10.1016/j.tig.2008.05.004. ISSN  0168-9525. PMID  18597886.
  22. ^ "Рибонуклеопротеин". www.uniprot.org . Получено 2016-11-07 .
  23. ^ Банк, RCSB Protein Data. "RCSB Protein Data Bank - RCSB PDB". Архивировано из оригинала 2015-04-18 . Получено 2018-04-14 . {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  24. ^ Льюис, Бенджамин А.; Валиа, Расна Р.; Террибилини, Майкл; Фергюсон, Джефф; Чжэн, Чарльз; Хонавар, Васант; Доббс, Дрена (2016-11-07). "PRIDB: база данных интерфейсов белок–РНК". Nucleic Acids Research . 39 (выпуск базы данных): D277–D282. doi :10.1093/nar/gkq1108. ISSN  0305-1048. PMC 3013700 . PMID  21071426. 
  25. ^ Тушинская, Ирина; Мательска, Дорота; Магнус, Марцин; 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. PMID  24083976. S2CID  37061678.
  26. ^ Момосе, Фумитака; Сэкимото, Тецуя; Окура, Такаши; Джо, Шуичи; Кавагути, Ацуши; Нагата, Кёске; Морикава, Юко (22 июня 2011 г.). «Апикальный транспорт рибонуклеопротеина вируса гриппа А требует Rab11-положительной рециркулирующей эндосомы». ПЛОС ОДИН . 6 (6): e21123. Бибкод : 2011PLoSO...621123M. дои : 10.1371/journal.pone.0021123 . ISSN  1932-6203. ПМК 3120830 . ПМИД  21731653. 
  27. ^ Baudin, F; Bach, C; Cusack, S; Ruigrok, RW (1994-07-01). «Структура РНП вируса гриппа. I. Нуклеопротеин вируса гриппа расплавляет вторичную структуру в РНК-панхендле и подвергает основания воздействию растворителя». The EMBO Journal . 13 (13): 3158–3165. doi :10.1002/j.1460-2075.1994.tb06614.x. ISSN  0261-4189. PMC 395207. PMID 8039508  . 
  28. ^ "Смешанное заболевание соединительной ткани (СЗСТ) | Клиника Кливленда". my.clevelandclinic.org . Получено 2016-11-07 .
  29. ^ Ruigrok, Rob WH; Crépin, Thibaut; Kolakofsky, Dan (2011). «Нуклеопротеины и нуклеокапсиды вирусов с отрицательной цепью РНК». Current Opinion in Microbiology . 14 (4): 504–510. doi :10.1016/j.mib.2011.07.011. PMID  21824806.

Внешние ссылки