Nucleoproteína

As nucleoproteínas son proteínas que están estruturalemnte asociadas con ácidos nucleicos,[1] xa sexan ADN ou ARN. Son nucleoproteínas típicas as dos ribosomas, nucleosomas e as proteínas de nucleocápsides virais.

Un nucleosoma é unha combinación de ADN + proteínas histonas.

Non hai que confundir as nucleoploteínas (asociadas a ácidos nucleicos en calquera parte da célula) coas proteínas nucleares, que son proteínas de todo tipo que se encontran no núcleo celular, non necesariamente asociadas aos ácidos nucleicos.

EstruturasEditar

 
Sección esquemática dunha partícula do virus Ébola, coas estruturas das principais proteínas mostradas e etiquetadas á dereita.

As nucleoproteínas adoitan estar cargadas positivamente, facilitando a interacción coas cadeas de ácidos nucleicos, que están cargadas negativamente. Coñécense as estruturas terciarias e funcións biolóxicas de moitas nucleoproteínas.[2][3] Técnicas importantes para determinar as estruturas das nucleoproteínas son a difracción de raios X, a resonancia magnética nuclear e a microscopía crioelectrónica.

VirusEditar

Os xenomas de virus tanto de virus de ADN coma de ARN están apertadamente empaquetados dentro da súa cápside.[4][5] Moitos virus son, por tanto, pouco máis que un conxunto organizado de nucleoproteínas cos seus sitios de unión orientados cara adentro. As proteínas virais caracterizadas estruturalmente son as do virus da gripe A,[6] virus da rabia,[7] virus Ébola, virus Bunyamwera,[8] virus Schmallenberg,[8] virus Hazara,[9] virus da febre hemorráxica Crimea–Congo,[10] e virus Lassa.[11]

DesoxirribonucleoproteínasEditar

Unha desoxirribonucleoproteína (DNP) é un complexo de ADN e proteína.[12] Os exemplos prototípicos son os nucleosomas, complexos nos que o ADN xenómico está envolvendo agrupacións de oito unidades de proteínas histonas nos núcleos das células eucariotas para formar a cromatina. As protaminas substitúen as histonas durante a espermatoxénese.

FunciónsEditar

As desoxirribonucleínas máis abundantes son os nucleosomas, no cal o compoñente non proteico é o ADN nuclear. As proteínas combinadas con este ADN son histonas ou protaminas. A cromatina (e os cromosomas) eucariotas están constituídos por estas nucleoproteínas.[2][13][14] As desoxirribonucleoproteínas nestes complexos interaccionan para xerar un complexo regulatorio multiproteico no cal o ADN está enroscado, que participa na regulación da replicación e transcrición do ADN.[15]

As desoxirribonucleoproteínas están tamén implicadas na recombinación homóloga, un proceso para a reparación do ADN que parece ser case universal. Un paso intermedio fundamental neste proceso é a interacción de múltiples copias dunha proteína recombinase cun segmento de ADN monocatenario para formar un filamento de desoxirribonucleoproteína. As recombinases empregadas neste proceso son producidas por arqueas (recombinase RadA),[16] bacterias (recombinase RecA)[17] e polos eucariotas, desde lévedos a humanos (recombinases Rad51 e Dmc1).[18]

RibonucleoproteínasEditar

Núcleo celular co ADN tinguido de azul e a proteína nucleolina en vermello. A proteína nucleolina únese a algúns ARNm (por exemplo ao ARNm da interleucina-6). Isto protexe eses ARNm da degradación polo herpesvirus asociado ao sarcoma de Kaposi. Este complexo ARN-nucleolina é despois transportado intacto ao citosol para a súa tradución nos ribosomas para producir a proteína interleucina-6, que está implicada na resposta inmunitaria antiviral.[19]

Unha ribonucleoproteína (RNP) é un complexo formado por un ácido ribonucleico e unha proteína de unión ao ARN. Estes complexos xogan un papel integral en varias funcións biolóxicas importantes comoa transcrición, tradución e regulación da expresión xénica[20] e na regulación do metabolismo do ARN.[21] Algúns exemplos de RNPs son o ribosoma, o encima telomerase, as ribonucleoproteínas da bóveda, a RNase P, a hnRNP e os RNP nucleares pequenas (snRNPs), que están implicadas no empalme do pre-ARNm (espliceosoma) e están entre os principais compoñentes do nucléolo.[22] Algúns virus son ribonucleoproteínas simples, que conteñen só unha molécula de ARN e varias moléculas proteicas idénticas. Outras son complexos de ribonucleoproteínas e desorirribonucleoproteínas que conteñen varias proteínas e excepcionalmente máis moléculas de ácido nucleico. Actualmente poden atoparse unhas 2000 RNPs no RCSB Protein Data Bank (PDB).[23] Ademais, a Protein-RNA Interface Data Base (PRIDB) posúe unha colección de información sobre interfaces ARN-proteína baseada en datos tomados de PDB.[24] Algunhas características comúns das interfaces proteína-ARN foron deducidas baseándose en estruturas coñecidas. Por exemplo, a RNP dos snRNPs teñen un motivo para a unión ao ARN na súa proteína de unión ao ARN. Os residuos de aminoácidos aromáticos deste motivo orixinan interaccións de amoreamento (staking) co ARN. Os residuos de lisina na porción helicoidal das proteínas de unión ao ARN axudan a estabilizar as interaccións cos ácidos nucleicos. Esta unión do ácido nucleico é reforzada pola atracción electrostática entre as cadeas laterais de carga positiva da lisina e as negativas dos fosfatos do esqueleto do ácido nucleico. Ademais, é posible modelar RNPs por computador.[25] Aínda que os métodos computacionais para deducir estruturas de RNP son menos precisos que os métodos experimentais, proporcionan un modelo aproximado da estrutura, que se pode usar para predicir a identidade de aminoácidos significativos e residuos de nucleótidos. Dita información axuda a comprender o funcionamento global das RNP.

Célula infectada polo virus da gripe A. As proteínas da partícula ribonucleoproteica viral, tinguidass de branco, usan un transporte por medio de endosomas para moverse máis rapidamente dentro da célula que por difusión simple.[26]

'RNP' pode significar tamén partícula ribonucleoproteica. As partículas ribonucleoproteicas son focos intracelulares para a regulación postranscricional. Estas partículas xogan un importante papel na replicación do virus da gripe A.[27] O xenoma do virus da gripe está composto por oito partículas ribonucleoproteicas formadas por un complexo de ARN de sentido negativo unido a unha nucleoproteína viral. Cada RNP acarrexa con el un complexo ARN polimerase. Cando a nucleoproteína se une ao ARN viral, pode expoñer as súas bases nucleotídicas, o que permite á polimerase viral transcribir o ARN. Nese momento, unha vez que o virus entra na célula hóspede estará preparado para iniciar o proceso de replicación.

Anticorpos anti-RNPEditar

Os anticorpos anti-RNP son autoanticorpos asociados coa enfermidade mixta do tecido conxuntivo e son tamén detectados en case o 40% dos pacientes de lupus eritematoso. Dous tipos de anticorpos anti-RNP están estreitamente relacionados coa síndrome de Sjögren: SS-A (Ro) e SS-B (La). Os autoanticorpos contra snRNP denomínanse anticorpos anti-Smith e son específicos de lupus eritematoso sistémico. A presenza dun nivel significativo de anti-U1-RNP serve tamén como posible indicador de enfermidade mixta do tecido conxuntivo cando se detecta en conxunción con outros factores.[28]

FunciónsEditar

As ribonucleoproteínas exercen un papel de protección. O ARNm nunca aparece como unha molécula de ARN libre na célula. Sempre está asociado con ribonucleoproteínas e funciona como un complexo ribonucleoproteico.[14]

Da mesma maneira, os xenomas de virus de ARN de febra negativa nunca existen en forma de moléculas de ARN libres. As ribonucleoproteínas protexen os seus xenomas das RNases.[29] As nucleoproteínas adoitan ser os principais antíxenos para os virus porque teñen determinantes antixénicos específicos de cepa e específicos de grupo.

NotasEditar

  1. Nucleoproteins Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.
  2. 2,0 2,1 Graeme K. Hunter G. K. (2000): Vital Forces. The discovery of the molecular basis of life. Academic Press, London 2000, ISBN 0-12-361811-8.
  3. Nelson D. L., Cox M. M. (2013): Lehninger Biochemie. Springer, ISBN 978-3-540-68637-8.
  4. Tzlil, Shelly; Kindt, James T.; Gelbart, William M.; Ben-Shaul, Avinoam (March 2003). "Forces and Pressures in DNA Packaging and Release from Viral Capsids". Biophysical Journal 84 (3): 1616–1627. PMC 1302732. PMID 12609865. doi:10.1016/s0006-3495(03)74971-6. 
  5. Purohit, Prashant K.; Inamdar, Mandar M.; Grayson, Paul D.; Squires, Todd M.; Kondev, Jané; Phillips, Rob (2005). "Forces during Bacteriophage DNA Packaging and Ejection". Biophysical Journal 88 (2): 851–866. PMC 1305160. PMID 15556983. doi:10.1529/biophysj.104.047134. 
  6. Ng, Andy Ka-Leung; Wang, Jia-Huai; Shaw, Pang-Chui (2009-05-27). "Structure and sequence analysis of influenza A virus nucleoprotein". Science in China Series C: Life Sciences (en inglés) 52 (5): 439–449. ISSN 1006-9305. PMID 19471866. doi:10.1007/s11427-009-0064-x. 
  7. Albertini, Aurélie A. V.; Wernimont, Amy K.; Muziol, Tadeusz; Ravelli, Raimond B. G.; Clapier, Cedric R.; Schoehn, Guy; Weissenhorn, Winfried; Ruigrok, Rob W. H. (2006-07-21). "Crystal Structure of the Rabies Virus Nucleoprotein-RNA Complex". Science (en inglés) 313 (5785): 360–363. ISSN 0036-8075. PMID 16778023. doi:10.1126/science.1125280. 
  8. 8,0 8,1 Ariza, A.; Tanner, S. J.; Walter, C. T.; Dent, K. C.; Shepherd, D. A.; Wu, W.; Matthews, S. V.; Hiscox, J. A.; Green, T. J. (2013-06-01). "Nucleocapsid protein structures from orthobunyaviruses reveal insight into ribonucleoprotein architecture and RNA polymerization". Nucleic Acids Research 41 (11): 5912–5926. ISSN 0305-1048. PMC 3675483. PMID 23595147. doi:10.1093/nar/gkt268. 
  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). "The crystal structure of the Hazara virus nucleocapsid protein". BMC Structural Biology 15: 24. ISSN 1472-6807. PMC 4696240. PMID 26715309. doi:10.1186/s12900-015-0051-3. 
  10. Carter, Stephen D.; Surtees, Rebecca; Walter, Cheryl T.; Ariza, Antonio; Bergeron, Éric; Nichol, Stuart T.; Hiscox, Julian A.; Edwards, Thomas A.; Barr, John N. (2012-10-15). "Structure, Function, and Evolution of the Crimean-Congo Hemorrhagic Fever Virus Nucleocapsid Protein". Journal of Virology (en inglés) 86 (20): 10914–10923. ISSN 0022-538X. PMC 3457148. PMID 22875964. doi:10.1128/JVI.01555-12. 
  11. Qi, Xiaoxuan; Lan, Shuiyun; Wang, Wenjian; Schelde, Lisa McLay; Dong, Haohao; Wallat, Gregor D.; Ly, Hinh; Liang, Yuying; Dong, Changjiang (2010). "Cap binding and immune evasion revealed by Lassa nucleoprotein structure". Nature 468 (7325): 779–783. PMC 3057469. PMID 21085117. doi:10.1038/nature09605. 
  12. Deoxyribonucleoproteins Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.
  13. Nelson D. L., Michael M. Cox M. M. (2013): Lehninger Principles of Biochemistry. W. H. Freeman, ISBN 978-1-4641-0962-1.
  14. 14,0 14,1 Lodish, Harvey. Molecular Cell Biology. 
  15. Echols, Harrison (1990). "Nucleoprotein structures initiating DNA replication, transcription, and site-specific recombination". The Journal of Biological Chemistry 265 (25): 14697–700. PMID 2203758. 
  16. Seitz EM, Brockman JP, Sandler SJ, Clark AJ, Kowalczykowski SC (1998). "RadA protein is an archaeal RecA protein homolog that catalyzes DNA strand exchange". Genes Dev. 12 (9): 1248–53. PMC 316774. PMID 9573041. doi:10.1101/gad.12.9.1248. 
  17. Cox MM, Goodman MF, Kreuzer KN, Sherratt DJ, Sandler SJ, Marians KJ (2000). "The importance of repairing stalled replication forks". Nature 404 (6773): 37–41. PMID 10716434. doi:10.1038/35003501. 
  18. Crickard JB, Kaniecki K, Kwon Y, Sung P, Greene EC (2018). "Spontaneous self-segregation of Rad51 and Dmc1 DNA recombinases within mixed recombinase filaments". J. Biol. Chem. 293 (11): 4191–4200. PMC 5858004. PMID 29382724. doi:10.1074/jbc.RA117.001143. 
  19. Muller, Mandy; Hutin, Stephanie; Marigold, Oliver; Li, Kathy H.; Burlingame, Al; Glaunsinger, Britt A. (2015-05-12). "A Ribonucleoprotein Complex Protects the Interleukin-6 mRNA from Degradation by Distinct Herpesviral Endonucleases". PLoS Pathogens 11 (5): e1004899. ISSN 1553-7366. PMC 4428876. PMID 25965334. doi:10.1371/journal.ppat.1004899. 
  20. Hogan, Daniel J; Riordan, Daniel P; Gerber, André P; Herschlag, Daniel; Brown, Patrick O (2016-11-07). "Diverse RNA-Binding Proteins Interact with Functionally Related Sets of RNAs, Suggesting an Extensive Regulatory System". PLoS Biology 6 (10): e255. ISSN 1544-9173. PMC 2573929. PMID 18959479. doi:10.1371/journal.pbio.0060255. 
  21. Lukong, Kiven E.; Chang, Kai-wei; Khandjian, Edouard W.; Richard, Stéphane (2008-08-01). "RNA-binding proteins in human genetic disease". Trends in Genetics 24 (8): 416–425. ISSN 0168-9525. PMID 18597886. doi:10.1016/j.tig.2008.05.004. 
  22. "Ribonucleoprotein". www.uniprot.org. Consultado o 2016-11-07. 
  23. Bank, RCSB Protein Data. "RCSB Protein Data Bank - RCSB PDB". Arquivado dende o orixinal o 18 de abril de 2015. Consultado o 2018-04-14. 
  24. Lewis, Benjamin A.; Walia, Rasna R.; Terribilini, Michael; Ferguson, Jeff; Zheng, Charles; Honavar, Vasant; Dobbs, Drena (2016-11-07). "PRIDB: a protein–RNA interface database". Nucleic Acids Research 39 (Database issue): D277–D282. ISSN 0305-1048. PMC 3013700. PMID 21071426. doi:10.1093/nar/gkq1108. 
  25. Tuszynska, Irina; Matelska, Dorota; Magnus, Marcin; Chojnowski, Grzegorz; Kasprzak, Joanna M.; Kozlowski, Lukasz P.; Dunin-Horkawicz, Stanislaw; Bujnicki, Janusz M. (2014-02-01). "Computational modeling of protein-RNA complex structures". Methods 65 (3): 310–319. ISSN 1095-9130. PMID 24083976. doi:10.1016/j.ymeth.2013.09.014. 
  26. Momose, Fumitaka; Sekimoto, Tetsuya; Ohkura, Takashi; Jo, Shuichi; Kawaguchi, Atsushi; Nagata, Kyosuke; Morikawa, Yuko (2011-06-22). "Apical Transport of Influenza A Virus Ribonucleoprotein Requires Rab11-positive Recycling Endosome". PLoS ONE 6 (6): e21123. ISSN 1932-6203. PMC 3120830. PMID 21731653. doi:10.1371/journal.pone.0021123. 
  27. Baudin, F; Bach, C; Cusack, S; Ruigrok, R W (1994-07-01). "Structure of influenza virus RNP. I. Influenza virus nucleoprotein melts secondary structure in panhandle RNA and exposes the bases to the solvent.". The EMBO Journal 13 (13): 3158–3165. ISSN 0261-4189. PMC 395207. PMID 8039508. doi:10.1002/j.1460-2075.1994.tb06614.x. 
  28. "Mixed Connective Tissue Disease (MCTD) | Cleveland Clinic". my.clevelandclinic.org. Consultado o 2016-11-07. 
  29. Ruigrok, Rob WH; Crépin, Thibaut; Kolakofsky, Dan (2011). "Nucleoproteins and nucleocapsids of negative-strand RNA viruses". Current Opinion in Microbiology 14 (4): 504–510. PMID 21824806. doi:10.1016/j.mib.2011.07.011. 

Véxase taménEditar

Outros artigosEditar

Ligazóns externasEditar