Proteini SSB pri arhejah

Uvod

SSB proteini (angl. single strand binding proteins) oziroma proteini, ki se vežejo na enojno vijačnico, igrajo pomembno vlogo pri podvojevanju, popravljanju in rekombinaciji DNA v vseh treh domenah. Gre za vezavo teh proteinov z namenom zavarovanja enovijačne DNA pred razgradnjo. Medtem ko to nalogo pri bakterijah opravljajo SSB proteini, so pri evkariontih prisotni RPA kompleksi (angl. replication protein A). Vezava SSB ali RPA na ssDNA (angl. single-stranded DNA) ni sekvenčno specifična, kar pomeni, da niso omejeni na določena vezavna mesta (lahko se vežejo kjerkoli na ssDNA). Vsi imajo OB zvitje oz. “OB fold” (angl. oligonucleotide/oligosaccharide binding domain), ki je bila najverjetneje prisotna pri skupnem predniku vseh treh domen življenja. OB zvitja so domene, na katere se veže ssDNA.

V glavnem lahko RPA/SSB proteine pri arhejah razdelimo v štiri glavne skupine: RPA41, RPA32, proteine s samskim OB zvitjem in proteine z večimi OB zvitji. Najpomembnejša sta RPA41 in RPA32. RPA41 so evolucijsko precej podobni evkariontskim RPA1 in jih definira ena ali več OB zvitij ter značilen motiv cinkovega prsta. RPA32 so evolucijsko bolj podobni evkariontskim RPA2 in jih prepoznamo po eni ali dveh OB zvitij ter motivom zavoj-vijačnica-zavoj oziroma motivom HTH (angl. helix-turn-helix).

V arhejah so do zdaj našli tako RPA kot tudi SSB-ju podobne proteine. Zaradi podobnosti lahko eno skupino teh proteinov imenujemo kar “evriarhejski” RPA proteini (angl. euryarcheal) in jih najdemo pri deblu arhej “euryarchaeota”. V to deblo spadajo metanogene arheje, ki proizvajajo velike količine CH4, halobakterije, ki kljub imenu niso bakterije, pač pa arheje in lahko preživijo pri visokih koncentracijah soli ter termofile, ki živijo na temperaturah od 40 pa do 120 °C.

Metanogene arheje

Metanogene arheje lahko ločimo na dva razreda (I in II). Metanogeni razreda I so obligatni anaerobi. Do danes so raziskali RPA proteine v treh različnih vrstah: Methanocaldococcus jannaschii, Methanothermobacter thermautotrophicus in Methanopyrus kandleri. Kljub temu, da ti proteini opravljajo enako nalogo, so si sekvenčno precej različni – manj kot 30% podobnost.

- Methanocaldococcus jannaschii vsebuje MthRPA oziroma MjaRPA proteine (645 aminokislinskih ostankov), ki spadajo med RPA41 proteine. MthRPA vsebuje 5 OB zvitij. Kljub temu, da ta vrsta vsebuje tudi zapis za RPA32 protein, tega še niso našli (hipotetično bi lahko ta s RPA41 tvoril dimer). So pa dokazali, da se lahko MthRPA veže na ssDNA s podobno afiniteto kot človeški RPA (močno).

- Methanopyrus kandleri vsebuje MkaRPA (432 aminokislinskih ostankov). Tudi ti proteini spadajo med RPA41 proteine in imajo tri OB zvitja ter prav tako vsebujejo zapis za RPA32 protein.

Metanogeni razreda II so sicer bolj podobni halobakterijam, a vseeno proizvajajo velike količine metana, zato jih uvrščamo v drug razred. Zaenkrat je znana le ena vrsta z RPA proteini:

- Methanosarcina acetivorans ima zapis za tri homologe RPA (MacRPA1, MacRPA2 in MacRPA3). MacRPA1 (484 aminokislinskih ostankov) ima 4 OB zvitja, a nima cinkovega prsta, zato je bolj podoben RPA proteinom v halobakterijah. MacRPA2 in MacRPA3 pa sta si bistveno bolj podobna. Sta podobno velika (417 in 450 aminokislinskih ostankov) in spadata med RPA41 proteine. Zaradi podobnosti ju najdemo tudi v obliki dimerov.