Les protéines SSB ou protéine ADN de liaison à bande unique (de l'anglais " s groin s trand DNA b inding protein") sont des protéines chargées de stabiliser, protéger et maintenir de manière transitoire une seule bande d'ADN obtenue à partir de la séparation de l'ADN duplex bande par action des protéines hélicases.
L'information génétique d'un organisme est protégée et codée sous forme d'ADN double bande. Pour qu'il soit traduit et répliqué, il doit être déroulé et non apparié, et c'est dans ce processus que les protéines SSB participent.
Fragment de 32 kDa (RPA32) d'une sous-unité de protéine de réplication A (Source: Jawahar Swaminathan et le personnel MSD de l'Institut européen de bioinformatique via Wikimedia Commons)
Ces protéines se lient en coopération avec d'autres monomères différents qui participent à leur stabilisation avec l'ADN et se trouvent à la fois chez les procaryotes et les eucaryotes.
Les protéines SSB d'Escherichia coli (EcSSB) ont été les premières protéines de ce type à être décrites. Celles-ci ont été caractérisées fonctionnellement et structurellement et depuis leur découverte, elles ont été utilisées comme modèle d'étude pour cette classe de protéines.
Les organismes eucaryotes possèdent des protéines similaires aux protéines SSB des bactéries, mais chez les eucaryotes, celles-ci sont appelées protéines RPA ou protéines de réplication A (Replication Protein A) qui sont fonctionnellement similaires aux SSB.
Depuis sa découverte, la modélisation informatique biochimique fonctionnelle a été utilisée pour étudier les interactions entre les protéines SSB et l'ADN simple brin afin d'élucider leur rôle dans les processus essentiels du génome de différents organismes.
caractéristiques
Ces types de protéines se retrouvent dans tous les règnes de la vie et bien qu'ils partagent les mêmes propriétés fonctionnelles, ils sont structurellement différents, notamment en termes de changements conformationnels, qui semblent être spécifiques à chaque type de protéine SSB.
Toutes ces protéines se sont avérées partager un domaine conservé qui est impliqué dans la liaison d'ADN à bande unique et est connu comme le domaine de liaison oligonucléotide / oligosaccharide (trouvé dans la littérature comme domaine OB).
Les protéines SSB de bactéries thermophiles telles que Thermus aquaticus ont des caractéristiques remarquables, puisqu'elles ont deux domaines OB dans chaque sous-unité, alors que la plupart des bactéries n'en ont qu'un dans chaque sous-unité.
La plupart des protéines SSB se lient de manière non spécifique à l'ADN à bande unique. Cependant, la liaison de chaque SSB dépend de sa structure, de son degré de coopérativité, de son niveau d'oligomérisation et de diverses conditions environnementales.
La concentration d'ions magnésium divalents, la concentration de sels, le pH, la température, la présence de polyamines, de spermidine et de spermine, sont quelques-unes des conditions environnementales étudiées in vitro qui affectent le plus l'activité des protéines SSB.
Structure
Les bactéries possèdent des protéines SSB homo-tétramères, et chaque sous-unité possède un seul domaine de liaison OB. En revanche, les protéines virales SSB, en particulier celles de nombreux bactériophages, sont généralement mono- ou dimères.
À leur extrémité N-terminale, les protéines SSB possèdent le domaine de liaison à l'ADN, tandis que leur extrémité C-terminale est composée de neuf acides aminés conservés responsables des interactions protéine-protéine.
Trois résidus tryptophane aux positions 40, 54 et 88 sont les résidus responsables de l'interaction avec l'ADN dans les domaines de liaison. Ceux-ci interviennent non seulement dans la stabilisation de l'interaction ADN-protéine, mais également dans le recrutement des autres sous-unités protéiques.
La protéine SSB d'E. Coli a été modélisée dans des études informatiques et il a été déterminé qu'elle a une structure tétramère de 74 kDa et qu'elle se lie à l'ADN à bande unique grâce à l'interaction coopérative de différentes sous-unités de type SSB.
Les archées possèdent également des protéines SSB. Ceux-ci sont monomères et ont un seul domaine de liaison à l'ADN ou domaine OB.
Chez les eucaryotes, les protéines RPA sont structurellement plus complexes: elles sont constituées d'un hétérotrimère (de trois sous-unités différentes) appelé RPA70, RPA32 et RPA14.
Ils possèdent au moins six domaines de liaison oligonucléotide / oligosaccharide, bien qu'actuellement seuls quatre de ces sites soient précisément connus: trois dans la sous-unité RPA70, et un quatrième résidant dans la sous-unité RPA32.
Caractéristiques
Les protéines SSB ont des fonctions clés dans le maintien, l'empaquetage et l'organisation du génome en protégeant et en stabilisant les brins d'ADN simple brin au moment où ils sont exposés par l'action d'autres enzymes.
Il est important de noter que ces protéines ne sont pas les protéines responsables du déroulement et de l'ouverture des brins d'ADN. Sa fonction est limitée uniquement à stabiliser l'ADN lorsqu'il est à l'état d'ADN à bande unique.
Ces protéines SSB agissent de manière coopérative, car l'union de l'une d'elles facilite l'union d'autres protéines (SSB ou non). Dans les processus métaboliques de l'ADN, ces protéines sont considérées comme une sorte de protéines pionnières ou primaires.
En plus de stabiliser les bandes d'ADN simple brin, la liaison de ces protéines à l'ADN a pour fonction principale de protéger ces molécules de la dégradation par les endonucléases de type V.
Les protéines de type SSB participent activement aux processus de réplication de l'ADN de pratiquement tous les organismes vivants. Ces protéines avancent au fur et à mesure que la fourche de réplication avance, et maintiennent les deux brins d'ADN parent séparés de manière à ce qu'ils soient dans la bonne condition pour agir comme des modèles.
Exemples
Chez les bactéries, les protéines SSB stimulent et stabilisent les fonctions des protéines RecA. Cette protéine est responsable de la réparation de l'ADN (réaction SOS) et du processus de recombinaison entre des molécules d'ADN monobande complémentaires.
Les mutants d'E. Coli génétiquement manipulés pour obtenir des protéines SSB défectueuses sont rapidement inhibés et ne remplissent pas efficacement leurs fonctions de réplication, de réparation et de recombinaison de l'ADN.
Les protéines de type RPA contrôlent la progression du cycle cellulaire dans les cellules eucaryotes. Plus précisément, on pense que la concentration cellulaire de RPA4 pourrait avoir une influence indirecte sur l'étape de réplication de l'ADN, c'est-à-dire qu'à des concentrations élevées de RPA4, ce processus est inhibé.
Il a été suggéré que l'expression de RPA4 peut empêcher la prolifération cellulaire en inhibant la réplication et en jouant un rôle dans le maintien et le marquage de la viabilité cellulaire saine dans les organismes animaux.
Références
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