- بناء
- طبيعة التفاعل
- التصنيف والوظائف
- بروتينات ديوكسي ريبونوكليوبروتينات
- بروتينات نوكليوبروتينات
- أمثلة
- الهستونات
- البروتامين
- الريبوسومات
- المراجع
و البروتين النووي هو أي نوع من البروتين الذي يرتبط هيكليا مع الحمض النووي - إما RNA (الحمض النووي الريبي) أو الحمض النووي (الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين). وأبرز الأمثلة هي الريبوسومات والنيوكليوسومات والنيوكليوكابسيدات في الفيروسات.
ومع ذلك ، فإن أي بروتين يرتبط بالحمض النووي لا يمكن اعتباره بروتينًا نوويًا. تتميز بتكوين معقدات مستقرة ، وليس ارتباطًا عابرًا بسيطًا - مثل البروتينات التي تتوسط في تخليق الحمض النووي وتدهوره ، والتي تتفاعل مؤقتًا ولوقت قصير.
الهيستونات هي نوع من البروتينات النووية البارزة. المصدر: Asasia، from Wikimedia Commons
تختلف وظائف البروتينات النووية بشكل كبير وتعتمد على المجموعة المراد دراستها. على سبيل المثال ، الوظيفة الرئيسية للهيستونات هي ضغط الحمض النووي في النيوكليوسومات ، بينما تشارك الريبوسومات في تخليق البروتينات.
بناء
بشكل عام ، تتكون البروتينات النووية من نسبة عالية من بقايا الأحماض الأمينية الأساسية (ليسين ، أرجينين وهستيدين). كل بروتين نووي له هيكله الخاص ، لكن جميعها تتقارب لتحتوي على أحماض أمينية من هذا النوع.
في درجة الحموضة الفسيولوجية ، تكون هذه الأحماض الأمينية موجبة الشحنة ، مما يفضل التفاعلات مع جزيئات المادة الوراثية. بعد ذلك سنرى كيف تحدث هذه التفاعلات.
طبيعة التفاعل
تتكون الأحماض النووية من عمود فقري من السكريات والفوسفات ، مما يمنحها شحنة سالبة. هذا العامل هو مفتاح فهم كيفية تفاعل البروتينات النووية مع الأحماض النووية. يتم تثبيت الرابطة الموجودة بين البروتينات والمواد الجينية بواسطة روابط غير تساهمية.
وبالمثل ، باتباع المبادئ الأساسية للكهرباء الساكنة (قانون كولوم) ، نجد أن الشحنات ذات العلامات المختلفة (+ و -) تجذب بعضها البعض.
يؤدي التجاذب بين الشحنات الموجبة للبروتينات والشحنات السالبة للمادة الوراثية إلى تفاعلات غير محددة. في المقابل ، تحدث تقاطعات محددة في تسلسلات معينة ، مثل RNA الريبوسوم.
هناك عوامل مختلفة قادرة على تغيير التفاعلات بين البروتين والمواد الجينية. من أهمها تراكيز الأملاح التي تزيد من القوة الأيونية في المحلول ؛ المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية والمركبات الكيميائية الأخرى ذات الطبيعة القطبية ، مثل الفينول ، فورماميد ، من بين أمور أخرى.
التصنيف والوظائف
تصنف البروتينات النووية وفقًا للحمض النووي الذي ترتبط به. وبالتالي ، يمكننا التمييز بين مجموعتين محددتين جيدًا: البروتينات النووية غير المؤكدة والبروتينات الريبية. منطقيا ، الهدف الأول هو الحمض النووي ، والرنا الأخير.
بروتينات ديوكسي ريبونوكليوبروتينات
تتمثل الوظيفة الأبرز للبروتينات النووية غير المؤكسدة في ضغط الحمض النووي. تواجه الخلية تحديًا يبدو أنه يكاد يكون من المستحيل التغلب عليه: لف ما يقرب من مترين من الحمض النووي بشكل صحيح في نواة مجهرية. يمكن تحقيق هذه الظاهرة بفضل وجود البروتينات النووية التي تنظم الخيط.
ترتبط هذه المجموعة أيضًا بالوظائف التنظيمية في عمليات النسخ المتماثل ونسخ الحمض النووي وإعادة التركيب المتماثل ، من بين أمور أخرى.
بروتينات نوكليوبروتينات
تؤدي البروتينات الريبية ، من جانبها ، الوظائف الأساسية ، بدءًا من تكرار الحمض النووي إلى تنظيم التعبير الجيني وتنظيم التمثيل الغذائي المركزي للحمض النووي الريبي.
كما أنها مرتبطة بالوظائف الوقائية ، لأن الرنا المرسال لا يكون مطلقًا حرًا في الخلية ، لأنه عرضة للتدهور. لتجنب ذلك ، ترتبط سلسلة من البروتينات الريبية مع هذا الجزيء في مجمعات واقية.
نجد نفس النظام في الفيروسات ، الذي يحمي جزيئات RNA الخاصة بها من عمل الإنزيمات التي يمكن أن تحللها.
أمثلة
الهستونات
تتوافق الهستونات مع مكون البروتين في الكروماتين. وهي الأبرز ضمن هذه الفئة ، على الرغم من أننا نجد أيضًا بروتينات أخرى مرتبطة بالحمض النووي ليست هيستونات ، ويتم تضمينها في مجموعة كبيرة تسمى بروتينات غير هيستون.
من الناحية الهيكلية ، فهي البروتينات الأساسية في الكروماتين. ومن وجهة نظر الوفرة ، فهي متناسبة مع كمية الحمض النووي.
لدينا خمسة أنواع من الهستونات. استند تصنيفها ، تاريخيًا ، إلى محتوى الأحماض الأمينية الأساسية. فئات هيستون ثابتة عمليا بين مجموعات حقيقيات النوى.
يُعزى هذا الحفظ التطوري إلى الدور الهائل الذي تلعبه الهستونات في الكائنات العضوية.
في حالة تغير التسلسل الذي يرمز لأي هيستون ، سيواجه الكائن الحي عواقب وخيمة ، لأن عبوة الحمض النووي الخاصة به ستكون معيبة. وبالتالي ، فإن الانتقاء الطبيعي مسؤول عن القضاء على هذه المتغيرات غير الوظيفية.
من بين المجموعات المختلفة ، أكثر المجموعات المحفوظة هي الهستونات H3 و H4. في الواقع ، فإن التسلسلات متطابقة في الكائنات الحية المتباعدة - من منظور علم الوراثة - مثل البقرة والبازلاء.
يلتف الحمض النووي حول ما يعرف باسم أوكتامر الهيستون ، وهذا الهيكل هو النواة - المستوى الأول لضغط المادة الجينية.
البروتامين
البروتامين عبارة عن بروتينات نووية صغيرة (في الثدييات تتكون من بولي ببتيد من حوالي 50 حمض أميني) ، تتميز بمحتوى عالٍ من بقايا الأحماض الأمينية أرجينين. يتمثل الدور الرئيسي للبروتامين في استبدال الهستونات في الطور الفردي لتكوين الحيوانات المنوية.
تم اقتراح أن هذه الأنواع من البروتينات الأساسية ضرورية لتعبئة وتثبيت الحمض النووي في الأمشاج الذكرية. وهي تختلف عن الهستونات من حيث أنها تسمح بتعبئة أكثر كثافة.
في الفقاريات ، تم العثور على من 1 إلى 15 تسلسل ترميز للبروتينات ، وكلها مجمعة على نفس الكروموسوم. تشير مقارنة التسلسل إلى أنها تطورت من الهستونات. الأكثر دراسة في الثدييات تسمى P1 و P2.
الريبوسومات
المثال الأكثر وضوحا للبروتينات التي ترتبط بـ RNA هو الريبوسومات. إنها تراكيب موجودة في جميع الكائنات الحية تقريبًا - من البكتيريا الصغيرة إلى الثدييات الكبيرة.
الريبوسومات لها الوظيفة الرئيسية لترجمة رسالة RNA إلى تسلسل الأحماض الأمينية.
إنها آلية جزيئية شديدة التعقيد ، تتكون من واحد أو أكثر من RNAs الريبوسوم ومجموعة من البروتينات. يمكننا أن نجدها حرة داخل سيتوبلازم الخلية ، أو مثبتة في الشبكة الإندوبلازمية الخشنة (في الواقع ، يرجع الجانب "الخام" من هذه المقصورة إلى الريبوسومات).
هناك اختلافات في حجم وهيكل الريبوسومات بين الكائنات حقيقية النواة والكائنات بدائية النواة.
المراجع
- Baker، TA، Watson، JD، Bell، SP، Gann، A.، Losick، MA، & Levine، R. (2003). البيولوجيا الجزيئية للجين. شركة بنيامين كامينغز للنشر.
- بالهورن ، ر. (2007). عائلة البروتامين من البروتينات النووية للحيوانات المنوية. بيولوجيا الجينوم، 8 (9) ، 227.
- دارنيل ، جي ، لوديش ، إتش إف ، وبالتيمور ، د. (1990). بيولوجيا الخلية الجزيئية. كتب Scientific American.
- خيمينيز غارسيا ، LF (2003). البيولوجيا الخلوية والجزيئية. تعليم بيرسون في المكسيك.
- لوين ، ب (2004). الجينات الثامن. بيرسون برنتيس هول.
- تيخون ، جي إم (2006). أساسيات الكيمياء الحيوية الإنشائية. افتتاحية Tébar.