НУКЛЕОПРОТЕИНЫ: СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ И ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2026

Нуклеопротеид любого типа белка , который структурно связанный с нуклеиновой кислотой - или РНК (рибонуклеиновой кислоты) или ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Наиболее яркими примерами являются рибосомы, нуклеосомы и нуклеокапсиды вирусов.

Однако любой белок, связывающийся с ДНК, нельзя считать нуклеопротеином. Они характеризуются образованием стабильных комплексов, а не простой временной ассоциацией - подобными белкам, которые опосредуют синтез и деградацию ДНК, которые взаимодействуют мгновенно и кратковременно.

Гистоны - это вид выдающихся нуклеопротеидов. Источник: Asasia, Wikimedia Commons.

Функции нуклеопротеидов широко варьируются и зависят от группы, которую необходимо изучить. Например, основная функция гистонов - уплотнение ДНК в нуклеосомы, а рибосомы участвуют в синтезе белков.

Структура

Как правило, нуклеопротеины состоят из большого количества основных аминокислотных остатков (лизина, аргинина и гистидина). Каждый нуклеопротеин имеет свою особую структуру, но все они сходятся, чтобы содержать аминокислоты этого типа.

При физиологическом pH эти аминокислоты заряжены положительно, что способствует взаимодействию с молекулами генетического материала. Далее мы увидим, как происходят эти взаимодействия.

Характер взаимодействия

Нуклеиновые кислоты состоят из сахаров и фосфатов, которые придают им отрицательный заряд. Этот фактор является ключом к пониманию того, как нуклеопротеины взаимодействуют с нуклеиновыми кислотами. Связь, существующая между белками и генетическим материалом, стабилизируется нековалентными связями.

Точно так же, следуя основным принципам электростатики (закон Кулона), мы обнаруживаем, что заряды разных знаков (+ и -) притягиваются друг к другу.

Притяжение между положительными зарядами белков и отрицательными зарядами генетического материала приводит к неспецифическим взаимодействиям. Напротив, специфические соединения встречаются в определенных последовательностях, таких как рибосомная РНК.

Существуют различные факторы, способные изменить взаимодействия между белком и генетическим материалом. Среди наиболее важных - концентрации солей, которые увеличивают ионную силу в растворе; Ионогенные поверхностно-активные вещества и другие химические соединения полярной природы, такие как фенол, формамид и другие.

Классификация и функции

Нуклеопротеины классифицируются в соответствии с нуклеиновой кислотой, к которой они присоединены. Таким образом, мы можем различать две четко определенные группы: дезоксирибонуклеопротеины и рибонуклеопротеины. Логично, что первая нацелена на ДНК, а вторая - на РНК.

Дезоксирибонуклеопротеины

Наиболее важной функцией дезоксирибонуклеопротеинов является уплотнение ДНК. Перед клеткой стоит задача, преодолеть которую кажется почти невозможным: правильно намотать почти два метра ДНК в микроскопическое ядро. Это явление может быть достигнуто благодаря существованию нуклеопротеинов, которые организуют цепь.

Эта группа также связана с регуляторными функциями в процессах репликации, транскрипции ДНК, гомологичной рекомбинации и других.

Рибонуклеопротеины

Рибонуклеопротеины, в свою очередь, выполняют важные функции, которые варьируются от репликации ДНК до регуляции экспрессии генов и регуляции центрального метаболизма РНК.

Они также связаны с защитными функциями, поскольку информационная РНК никогда не бывает свободной в клетке, потому что она склонна к деградации. Чтобы избежать этого, ряд рибонуклеопротеинов связывается с этой молекулой в защитные комплексы.

Мы находим ту же систему у вирусов, которые защищают свои молекулы РНК от действия ферментов, которые могут их разрушить.

Примеры

Гистоны

Гистоны соответствуют белковому компоненту хроматина. Они являются наиболее заметными в этой категории, хотя мы также находим другие белки, связанные с ДНК, которые не являются гистонами, и включены в большую группу, называемую негистоновыми белками.

Структурно они являются самыми основными белками хроматина. И, с точки зрения изобилия, они пропорциональны количеству ДНК.

У нас есть пять видов гистонов. Его классификация исторически основывалась на содержании основных аминокислот. Классы гистонов среди эукариотических групп практически не меняются.

Это эволюционное сохранение объясняется той огромной ролью, которую гистоны играют в органических существах.

В случае изменения последовательности, кодирующей любой гистон, организм столкнется с серьезными последствиями, поскольку его упаковка ДНК будет дефектной. Таким образом, естественный отбор отвечает за устранение этих нефункциональных вариантов.

Среди различных групп наиболее консервативными являются гистоны H3 и H4. На самом деле, последовательности идентичны у организмов, так далеко друг от друга - филогенетически говоря - как корова и горох.

ДНК свертывается в так называемый октамер гистонов, и эта структура является нуклеосомой - первым уровнем уплотнения генетического материала.

Протамины

Протамины - это небольшие ядерные белки (у млекопитающих они состоят из полипептида, состоящего почти из 50 аминокислот), характеризующиеся высоким содержанием аминокислотного остатка аргинина. Основная роль протаминов - замена гистонов в гаплоидной фазе сперматогенеза.

Было высказано предположение, что эти типы основных белков имеют решающее значение для упаковки и стабилизации ДНК в мужской гамете. Они отличаются от гистонов тем, что допускают более плотную упаковку.

У позвоночных было обнаружено от 1 до 15 кодирующих последовательностей белков, все сгруппированных на одной хромосоме. Сравнение последовательностей предполагает, что они произошли от гистонов. Наиболее изученные у млекопитающих называются P1 и P2.

Рибосомы

Самый яркий пример белков, которые связываются с РНК, - это рибосомы. Это структуры, присутствующие практически во всех живых существах - от мелких бактерий до крупных млекопитающих.

Рибосомы выполняют главную функцию перевода сообщения РНК в аминокислотную последовательность.

Они представляют собой очень сложный молекулярный механизм, состоящий из одной или нескольких рибосомных РНК и набора белков. Мы можем найти их свободными в цитоплазме клетки или же закрепленными в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме (фактически, «грубый» вид этого компартмента обусловлен рибосомами).

Существуют различия в размере и структуре рибосом между эукариотическими и прокариотическими организмами.

Ссылки

1. Бейкер Т.А., Уотсон Д.Д., Белл С.П., Ганн А., Лосик М.А. и Левин Р. (2003). Молекулярная биология гена. Издательство Бенджамин-Каммингс.
2. Балхорн, Р. (2007). Семейство протаминов ядерных белков сперматозоидов. Биология генома, 8 (9), 227.
3. Дарнелл, Дж. Э., Лодиш, Х. Ф. и Балтимор, Д. (1990). Молекулярная клеточная биология. Книги Scientific American.
4. Хименес Гарсия, LF (2003). Клеточная и молекулярная биология. Pearson Education Мексики.
5. Левин, Б. (2004). Гены VIII. Пирсон Прентис Холл.
6. Тейхон, JM (2006). Основы структурной биохимии. Редакция Tébar.