Nucleoprotein

Nuclêôxôm là loại nuclêôprôtêin gồm hai thành phần chính là DNA và histôn.^[1]

Nuclêôprôtêin là một tổ hợp phân tử gồm bất kỳ loại prôtêin nào liên kết với axit nuclêic (DNA hoặc RNA).^[2][3]

Đây là thuật ngữ dịch theo kiểu phiên âm từ tiếng Anh "nucleoprotein" (dưới đây viết tắt là NP) dùng để chỉ các cấu trúc đại phân tử trong tự nhiên, là từ ghép giữa nuclêôtit (nucleo) với prôtêin (protein), điển hình nhất là ribôxôm và nuclêôxôm.^[4][5]

Cấu trúc chung

NP (nucleoprotein) có ít nhất hai thành phần hoá học chính là axit nuclêic và prôtêin. Sự kết hợp giữa hai thành phần này dường như là tự nhiên, vì prôtêin có xu hướng tích điện dương, nên nó có xu hướng tương tác với chuỗi axit nucleic tích điện âm.^[6][7]

• Nếu trong một phân tử NP, mà thành phần prôtêin liên kết với DNA (axit đêôxyribônuclêic), thì phân tử NP này thuộc loại đêôxy-ribô-nuclêô-prôtêin (viết tắt là DNP).
• Nếu prôtêin liên kết với RNA (axit ribônuclêic) thì tạo ra ribô-nuclêô-prôtêin (viết tắt là RNP), thường có chứa amino acid tryptôphan.^[8] Một loại RNP rất quan trọng trong sinh vật nhân thực là thể cắt nối (spliceosome).^[9]

Vai trò chức năng

DNP (đêôxy-ribônuclêô-prôtêin)

Sơ đồ cắt ngang virus Ebola với các protein chính được mô tả và chú thích ở bên phải.

Các DNP thường gặp nhất là DNA kết hợp với histôn (thường thấy nhiều trong nhiễm sắc thể nhân thực) và protamine. Bộ gen của virut thường là DNA được "đóng gói" chặt chẽ ở capsit của nó, tạo thành DNP.^[10][11]

RNP (ribônuclêô-prôtêin)

Nhân tế bào chứa DNA nhuộm màu xanh, còn protein màu đỏ. Một số mRNA liên kết với RNP giúp nó được bảo vệ. Khi cần, phức hợp này sẽ xuất khẩu ra tế bào chất để dịch mã.^[12]

• RNP là phức hợp giữa prôtêin và RNA. Những phức hợp này đóng vai trò không thể thiếu trong một số chức năng sinh học quan trọng như nhân đôi DNA, biểu hiện gen và biến đổi RNA (như cắt nối RNA).^[13][14] Enzym telômeraza bản chất là RNP. Hiện đã có tới khoảng 2000 loại RNP được thống kê trong Ngân hàng dữ liệu prôtêin RCSB (PDB).^[15]

RNP đóng vai trò quan trọng trong sự nhân lên của virut cúm A.^[16] Bộ gen của virut cúm này gồm tám "hạt" RNP. Khi virut xâm nhập vào tế bào chủ, các "hạt" này sẽ được chuẩn bị để bắt đầu quá trình sao chép ngược.

Các RNP còn đóng vai trò bảo vệ. Nhưng phân tử mRNA trong trạng thái chưa hoạt động chức năng thì không bao giờ ở dạng tuyến tính, tự do trong tế bào, mà luôn liên kết với RNP thích hợp.^[17]

Tương tự như thế, bộ gen "âm bản" của virus RNA cũng luôn liên kết với RNP để được bảo vệ khỏi sự "tấn công" tự nhiên của ribonuclease trong tế bào sống.^[18]

• Covi-19 (SARS-CoV-2)

Sơ đồ cấu trúc Côvi-19

Trong cấu trúc của SARS-CoV-2 (côvi-19), luôn có RNP. Mỗi "con" covi-19 chứa một phân tử RNA (mạch đơn) có vai trò như gen mang mã di truyền. Trên lớp màng có các gai protein S được xem là công cụ xâm nhập vào tế bào vật chủ. Các gai này liên kết với cấu trúc (thụ thể) thích hợp trên bề mặt tế bào người bị nhiễm. Các thành phần khác như vỏ (E), màng (M) và nucleocapsid (N).

Gai S gồm hai miền: S1 và S2. Miền S1 có vùng liên kết thụ thể (RBD) chịu trách nhiệm gắn với thụ thể ACE2 trên bề mặt tế bào chủ (người). Sau khi xâm nhập thành công vào tế bào chủ, miền S1 bị cắt bỏ.

RNP của covi-19 chính là bộ gen RNA của nó được liên kết với protein (màu hồng ở hình bên).

Khi virút xâm nhập vào tế bào chủ, RNA phiên mã ngược, tạo ra DNA bổ sung (mạch đơn), rồi thành DNA mạch kép của chính nó, từ đó nhân lên nhanh chóng trong cơ thể người đã bị nhiễm.^[19]

Nguồn trích dẫn

1. Campbell và cộng sự: "Sinh học" - Nhà xuất bản Giáo dục, 2010.
2. "nucleoprotein".
3. "Nucleoprotein (BIOCHEMISTRY)".
4. "Sinh học 12" - Nhà xuất bản Giáo dục, 2019.
5. Phạm Thành Hổ: "Di truyền học" - Nhà xuất bản Giáo dục, 1998.
6. 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.
7. Nelson D. L., Cox M. M. (2013): Lehninger Biochemie. Springer, ISBN 978-3-540-68637-8.
8. "Nucleoprotein".
9. Cindy L. Will & Reinhard Lührmann. "Spliceosome Structure and Function".
10. Tzlil, Shelly; Kindt, James T.; Gelbart, William M.; Ben-Shaul, Avinoam (tháng 3 năm 2003). "Forces and Pressures in DNA Packaging and Release from Viral Capsids". Biophysical Journal. Quyển 84 số 3. tr. 1616–1627. doi:10.1016/s0006-3495(03)74971-6. PMC 1302732. PMID 12609865.
11. 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. Quyển 88 số 2. tr. 851–866. doi:10.1529/biophysj.104.047134. PMC 1305160. PMID 15556983.
12. Muller, Mandy; Hutin, Stephanie; Marigold, Oliver; Li, Kathy H.; Burlingame, Al; Glaunsinger, Britt A. (ngày 12 tháng 5 năm 2015). "A Ribonucleoprotein Complex Protects the Interleukin-6 mRNA from Degradation by Distinct Herpesviral Endonucleases". PLoS Pathogens. Quyển 11 số 5. tr. e1004899. doi:10.1371/journal.ppat.1004899. ISSN 1553-7366. PMC 4428876. PMID 25965334.
13. Hogan, Daniel J; Riordan, Daniel P; Gerber, André P; Herschlag, Daniel; Brown, Patrick O (ngày 7 tháng 11 năm 2016). "Diverse RNA-Binding Proteins Interact with Functionally Related Sets of RNAs, Suggesting an Extensive Regulatory System". PLoS Biology. Quyển 6 số 10. tr. e255. doi:10.1371/journal.pbio.0060255. ISSN 1544-9173. PMC 2573929. PMID 18959479.
14. "Ribonucleoprotein". www.uniprot.org. Truy cập ngày 7 tháng 11 năm 2016.
15. Bank, RCSB Protein Data. "RCSB Protein Data Bank - RCSB PDB". Bản gốc lưu trữ ngày 18 tháng 4 năm 2015. Truy cập ngày 16 tháng 10 năm 2019.
16. Baudin, F; Bach, C; Cusack, S; Ruigrok, R W (ngày 1 tháng 7 năm 1994). "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. Quyển 13 số 13. tr. 3158–3165. doi:10.1002/j.1460-2075.1994.tb06614.x. ISSN 0261-4189. PMC 395207. PMID 8039508.
17. Lỗi chú thích: Thẻ <ref> sai; không có nội dung trong thẻ ref có tên :0
18. Ruigrok, Rob WH; Crépin, Thibaut; Kolakofsky, Dan (2011). "Nucleoproteins and nucleocapsids of negative-strand RNA viruses". Current Opinion in Microbiology. Quyển 14 số 4. tr. 504–510. doi:10.1016/j.mib.2011.07.011. PMID 21824806.
19. Subir Kumar Das. "The Pathophysiology, Diagnosis and Treatment of Corona Virus Disease 2019 (COVID-19)".