SMC-proteiner
SMC-proteiner (forkortet fra det engelske Structural Maintenance of Chromosomes - structural support of chromosomes) er en stor familie af ATPaser , der er involveret i at regulere organiseringen af kromosomernes strukturelle rækkefølge og deres dynamik [1] [2] [3] .
Klassifikation
SMC-proteiner findes i både prokaryote og eukaryote organismer.
Prokaryote SMC-proteiner
SMC-proteiner er meget konserverede fra bakterier til mennesker. De fleste bakterier har et enkelt SMC-protein, der fungerer som en homodimer [4] . I en undergruppe af gramnegative bakterier , herunder Escherichia coli , spiller det strukturlignende MukB -protein en lignende rolle [5] .
Eukaryote SMC-proteiner
Eukaryoter har mindst seks typer SMC-proteiner, i hver enkelt organisme danner de tre typer heterodimerer, der udfører følgende funktioner:
- Heterodimererne SMC1 og SMC3 er grundlaget for cohesin , et kompleks, der er ansvarligt for samhørigheden af søsterkromatider [6] [7] [8] .
- Heterodimererne SMC2 og SMC4 er grundlaget for condensin , et proteinkompleks, der kondenserer kromatin [9] [10] .
- Heterodimerer af SMC5- og SMC6-proteiner er involveret i DNA-reparation og kontrollerer også passagen af kontrolpunkter [11] .
Ud over SMC-proteiner har hvert af komplekserne nævnt ovenfor et vist antal regulatoriske proteinunderenheder. Variationer i SMC-proteiner er blevet identificeret i nogle organismer. For eksempel har pattedyr en meiose-specifik version af SMC1 kaldet SMC1β [12] . Nematoden Caenorhabditis elegans har en specifik version af SMC4, der spiller en rolle i dosiskompensation [13] .
Tabellen viser undergrupper og variable SMC-proteinkomplekser i forskellige eukaryote organismer.
| Undergruppe | Kompleks | S. cerevisiae | S. pombe | C.elegans | D. melanogaster | Hvirveldyr |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SMC1a | samhørighed | smc1 | Psm1 | SMC-1 | DmSmc1 | SMC1a |
| SMC2 | Kondensin | smc2 | Klip14 | MIX-1 | DmSmc2 | CAP-E/SMC2 |
| SMC3 | samhørighed | smc3 | Psm3 | SMC-3 | DmSmc3 | SMC3 |
| SMC4 | Kondensin | smc4 | Klip 3 | SMC-4 | DmSmc4 | CAP-C/SMC4 |
| SMC5 | SMC5-6 | smc5 | smc5 | C27A2.1 | CG32438 | SMC5 |
| SMC6 | SMC5-6 | smc6 | Smc6/Rad18 | C23H4.6, F54D5.14 | CG5524 | SMC6 |
| SMC1β | cohesin (meiose) | - | - | - | - | SMC1β |
| SMC4 variant | dosiskompensationskompleks | - | - | DPY-27 | - | - |
Molekylær struktur
Primær struktur
SMC-proteiner er ret store polypeptider og indeholder fra 1000 til 1500 aminosyrerester. To kanoniske nukleotid-bindende motiver (ATP-binding), kendt som Walker A- og Walker B-motiver, er placeret separat i henholdsvis de N-terminale og C-terminale domæner. De har en modulær struktur og består af følgende underenheder:
- Walker Et ATP-bindende motiv
- dobbelt-spole region I ( coiled-coil region I )
- hængselområde _ _
- dobbelt-spole område II ( coiled-coil region II )
- Walker B ATP-bindende motiv.
Sekundær og tertiær struktur
SMC-dimeren danner en V-formet struktur med to lange dobbeltstrengede arme [14] [15] . I enderne af proteinmolekylet danner de N-terminale og C-terminale fragmenter sammen et ATP-bindende domæne. Den anden ende af molekylet kaldes " hængselregionen ". To separate SMC-proteiner dimeriserer ved deres hængselregioner, hvilket resulterer i en V-formet dimer [16] [17] . Længden af hver dobbeltspiralarm er ~50 nm. Sådanne lange "anti-parallelle" dobbelthelixstrukturer er unikke og findes kun i SMC-proteiner (såvel som deres homologer som Rad50 ). Det ATP-bindende domæne af SMC-proteiner ligner strukturelt det for ABC-transportørerne, en stor familie af transmembranproteiner, der er specialiseret i at flytte små molekyler på tværs af membraner.
Proteinkodende gener
SMC-proteiner hos mennesker er kodet af følgende gener:
Se også
Noter
- ↑ Losada A., Hirano T. Dynamiske molekylære linkere af genomet: det første årti af SMC-proteiner // Genes Dev : journal . - 2005. - Bd. 19 , nr. 11 . - S. 1269-1287 . - doi : 10.1101/gad.1320505 . — PMID 15937217 .
- ↑ Nasmyth K., Haering CH Strukturen og funktionen af SMC- og kleisinkomplekser. (engelsk) // Annu. Rev. Biochem. : journal. - 2005. - Bd. 74 . - S. 595-648 . - doi : 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133219 . — PMID 15952899 .
- ↑ Huang CE, Milutinovich M., Koshland D. Ringe, armbånd eller trykknapper: moderigtige alternativer til Smc-komplekser (engelsk) // Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci : tidsskrift. - 2005. - Bd. 360 , nr. 1455 . - s. 537-542 . - doi : 10.1098/rstb.2004.1609 . — PMID 15897179 .
- ↑ Britton RA, Lin DC, Grossman AD. . Karakterisering af et prokaryot SMC-protein involveret i kromosomopdeling., s. 1254-1259.
- ↑ Niki H., Jaffé A., Imamura R., Ogura T., Hiraga S. Det nye gen mukB koder for et 177 kd protein med coiled-coil-domæner involveret i kromosomopdeling af E. coli EMBO// : journal. - 1991. - Bd. 10 , nej. 1 . - S. 183-193 . — PMID 1989883 .
- ↑ Michaelis C, Ciosk R, Nasmyth K. . Cohesiner: kromosomale proteiner, der forhindrer for tidlig adskillelse af søsterkromatider, s. 35-45.
- ↑ Guacci V, Koshland D, Strunnikov A. . En direkte sammenhæng mellem søsterkromatidkohæsion og kromosomkondensation afsløret gennem analysen af MCD1 i S. cerevisiae, s. 47-57.
- ↑ Losada A, Hirano M, Hirano T. . Identifikation af Xenopus SMC-proteinkomplekser, der kræves til søsterkromatidkohæsion, S. 1986-1997.
- ↑ Hirano T, Kobayashi R, Hirano M. . Kondensiner, kromosomkondensationskompleks indeholdende XCAP-C, XCAP-E og en Xenopus-homolog af Drosophila Barren-proteinet, s. 511-21.
- ↑ Ono T, Losada A, Hirano M, Myers MP, Neuwald AF, Hirano T. . Differentielle bidrag af kondensin I og kondensin II til mitotisk kromosomarkitektur i hvirveldyrceller, s. 109-21.
- ↑ Fousteri MI, Lehmann AR. . Et nyt SMC-proteinkompleks i Schizosaccharomyces pombe indeholder Rad18 DNA-reparationsproteinet, s. 1691-1702.
- ↑ Revenkova E, Eijpe M, Heyting C, Gross B, Jessberger R. . Ny meiose-specifik isoform af pattedyr SMC1 , s. 6984-6998.
- ↑ Chuang PT, Albertson DG, Meyer BJ. . DPY-27: en kromosomkondensationsproteinhomolog, der regulerer C. elegans dosiskompensation gennem association med X-kromosomet, s. 459-474.
- ↑ Melby TE, Ciampaglio CN, Briscoe G, Erickson HP. . Den symmetriske struktur af strukturel vedligeholdelse af kromosomer (SMC) og MukB-proteiner: lange, antiparallelle spiraler, foldet ved et fleksibelt hængsel., s. 1595-1604.
- ↑ Anderson DE, Losada A, Erickson HP, Hirano T. . Condensin og cohesin viser forskellige armkonformationer med karakteristiske hængselvinkler., s. 419–424.
- ↑ Haering CH, Löwe J, Hochwagen A, Nasmyth K. . Molekylær arkitektur af SMC-proteiner og gær-cohesin-komplekset., s. 773-788.
- ↑ Hirano M, Hirano T. . Hængsel-medieret dimerisering af SMC-protein er afgørende for dets dynamiske interaktion med DNA., s. 5733-5744.
 cellekerne | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nuklear membran / Nuklear lamina |
| ||||||||
| nukleolus |
| ||||||||
| Andet |
| ||||||||