Proteínas SSB: características, estructura y funciones
Las proteínas SSB o proteínas de unión a ADN simple banda (del inglés “single-strand DNA binding proteins “), son proteínas encargadas de estabilizar, proteger y mantener transitoriamente el ADN simple banda que se obtiene de la separación del ADN doble banda por acción de las proteínas helicasas.
La información genética de un organismo se encuentra protegida y codificada en forma de ADN doble banda. Para que este pueda ser traducido y replicado, es necesario que se desenrolle y desempareje y es en ese proceso donde participan las proteínas SSB.
Estas proteínas se unen cooperativamente con otros monómeros diferentes que participan en la estabilización de su con el ADN y se encuentran tanto en procariotas como en eucariotas.
Las proteínas SSB de Escherichia coli (EcSSB), fueron las primeras proteínas descritas de este tipo. Estas fueron caracterizadas de funcional y estructuralmente y desde su descubrimiento han sido utilizadas como modelo de estudio para esta clase de proteínas.
Los organismos eucariotas poseen proteínas similares a las proteínas SSB de las bacterias, pero en los eucariotas estas se conocen como proteínas RPA o proteínas de replicación A (del inglés Replication Protein A) que son parecidas funcionalmente hablando a las SSB.
Desde su descubrimiento se han empleado modelados bioquímico-funcionales computacionales para el estudio de las interacciones entre las proteínas SSB y el ADN simple cadena con el fin de dilucidar su función en los procesos esenciales del genoma de diferentes organismos.
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Este tipo de proteínas se encuentran en todos los reinos de la vida y aunque que comparten las mismas propiedades funcionales, son estructuralmente diferentes, especialmente en cuanto a sus cambios conformacionales, que parecen ser específicos para cada tipo de proteína SSB.
Se ha observado que todas estas proteínas comparten un dominio conservado que está implicado en la unión al ADN simple banda y que se conoce como dominio de unión a oligonucleótidos/ oligosacáridos (se encuentra en la bibliografía como dominio OB).
Las proteínas SSB de bacterias termófilas como Thermus aquaticus poseen características destacables, puesto que tienen en cada subunidad dos dominios OB, mientras que la mayor parte de las bacterias poseen uno solo de estos en cada subunidad.
La mayoría de las proteínas SSB se unen de forma no específica al ADN simple banda. No obstante, la unión de cada SSB depende de su estructura, grado de cooperatividad, nivel de oligomerización y de diversas condiciones ambientales.
La concentración de iones de magnesio divalentes, la concentración de sales, el pH, la temperatura, la presencia de poliaminas, de espermidina y espermina, son algunas de las condiciones ambientales estudiadas in vitro que más afectan la actividad de las proteínas SSB.
Las bacterias poseen proteínas SSB homo-tetraméricas, y cada subunidad posee un solo dominio de unión OB. Por el contrario, las proteínas SSB virales, especialmente la de muchos bacteriófagos, son generalmente mono- o diméricas.
En su extremo N-terminal, las proteínas SSB poseen el dominio de unión al ADN, mientras que su extremo C-terminal está compuesto por nueve aminoácidos conservados encargados de las interacciones proteína-proteína.
Tres residuos de triptófano en las posiciones 40, 54 y 88 son los residuos responsables de la interacción con el ADN en los dominios de unión. Estos median no solo la estabilización de la interacción ADN-proteína, sino también el reclutamiento de las demás subunidades proteicas.
La proteína SSB de E. coli ha sido modelada en estudios computacionales y se ha determinado que esta posee una estructura tetramérica de 74 kDa y que se une al ADN simple banda gracias a la interacción cooperativa de diferentes subunidades de tipo SSB.
Las arqueas también poseen proteínas SSB. Estas son monoméricas y tienen un solo dominio de unión al ADN o dominio OB.
En eucariotas las proteínas RPA son, estructuralmente hablando, más complejas: están conformadas por un heterotrímero (de tres subunidades diferentes) conocidas como RPA70, RPA32 y RPA14.
Poseen al menos seis dominios de unión a oligonucleótidos/oligosacáridos, aunque en la actualidad solo se conocen con precisión cuatro de estos sitios: tres en la subunidad RPA70, y un cuarto que reside en la subunidad RPA32.
Las proteínas SSB poseen funciones claves en el mantenimiento, empaquetamiento y organización del genoma al proteger y estabilizar las hebras de ADN simple cadena en los momentos en que estas quedan expuestas por acción de otras enzimas.
Es importante tener en cuenta que estas proteínas no son las proteínas encargadas de desenrollar y abrir las hebras del ADN. Su función se restringe únicamente a estabilizar el ADN cuando este se encuentra en la condición de ADN simple banda.
Estas proteínas SSB actúan de forma cooperativa, ya que la unión de una de ellas facilita la unión de otras proteínas (SSB o no). En los procesos metabólicos del ADN, estas proteínas son consideradas como una especie de proteínas pioneras o primarias.
La unión de estas proteínas al ADN tiene como función primordial, además de estabilizar las bandas de ADN simple cadena, la protección de estas moléculas a la degradación por endonucleasas de tipo V.
Las proteínas de tipo SSB participan activamente en los procesos de replicación del ADN de virtualmente todos los organismos vivos. Tales proteínas avanzan conforme avanza la horquilla de replicación, y mantienen separadas las dos cadenas de ADN parentales para que estén en la condición adecuada de actuar como plantillas.
En las bacterias, las proteínas SSB estimulan y estabilizan las funciones de proteína RecA. Esta proteína es la encargada de la reparación del ADN (reacción SOS), y del proceso de recombinación entre moléculas de ADN simple banda complementarias.
Los mutantes de E. coli manipulados genéticamente para la obtención de proteínas SSB defectuosas son inhibidas rápidamente y no cumplen efectivamente sus funciones en la replicación, reparación y recombinación del ADN.
Las proteínas de tipo RPA controlan la progresión del ciclo celular en las células eucariotas. Específicamente, se cree que la concentración celular de RPA4 podría tener una influencia indirecta en el paso de replicación del ADN, es decir, en concentraciones altas de RPA4 se inhibe dicho proceso.
Se ha sugerido que la expresión de RPA4 puede prevenir la proliferación celular al inhibir la replicación y desempeñar un papel en el mantenimiento y marcaje de la viabilidad de células saludables en organismos animales.
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