Cohesin
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 13. april 2022; checks kræver 2 redigeringer .Cohesin er et kompleks af proteiner, der regulerer adskillelsen af søsterkromatider under celledeling (både meiose og mitose ).
Cohesin er et proteinkompleks, der spiller en nøglerolle i DNA- reparation ved homolog rekombination og i kromosomsammenhæng og segregation under celledeling.
Struktur
Cohesin består af fire komponenter: Scc1, Scc3, Smc1, Smc3. Smc-proteiner har to hovedkarakteristika: en ATPase-aktivitet af domænet dannet af interaktionen mellem C-terminalen og N-terminalen af proteinet) og en loop-lignende zone, der tillader Smc - dimerisering . ATPase - domænet og løkken er forbundet med hinanden gennem en lang antiparallel "helix af helixer". Dimerens generelle struktur har en central løkke omgivet af ATPaser. I nærvær af ATP kan de to ATPase-domæner binde sig og danne en ringstruktur. Hydrolyse af ATP kan få ringen til at åbne eller lukke.
Scc1 og Scc3 forbinder ATPase-domænerne af Smc1 og Smc3, hvilket stabiliserer ringstrukturen. N- og C-terminalerne af Scc1 er forbundet med Smc1 og Smc3. Når Scc1 binder til SMC-proteinet, kan Scc3 også forbindes ved at binde til den C-terminale region af Scc1. Når Scc1 binder til både Smc1 og Smc3, danner cohesinkomplekset en lukket ringform. Hvis det kun binder til et af SMC-proteinerne, dannes en åben ringstruktur. Det er for nylig blevet fundet, at cohesin-ringe kan dimeriseres og danne en struktur af to ringe, der holdes sammen af et håndjernsformet stykke Scc3, hvor en DNA-streng løber gennem hver ring.
Funktioner
Cohesin-ringen har tre funktioner:
- Bruges til at holde søsterkromatider forbundet til hinanden under metafase , hvilket sikrer deres forbindelse under mitose (meiose). Efter adskillelse bevæger de to kromatider sig mod modsatte poler af cellen. Uden cohesin ville cellen ikke være i stand til at kontrollere isoleringen af søsterkromatider.
- Letter fastgørelsen af spindlen til kromosomerne.
- Letter DNA-reparation ved rekombination .
- For nylig er mange nye funktioner af cohesin blevet opdaget i forskellige cellulære processer. Cohesin har vist sig at være ansvarlig for regulering af transkription, reparation af DNA-dobbeltstrengsbrud, kromosomkondensation, parring af homologe kromosomer under meiose I, monoorientering af søsterkinetochorer under meiose I, ikke-homolog centromerbinding, kromosomarkitektur og omlejring, DNA replikering osv. [en]
Virkningsmekanisme
Det er endnu ikke særlig klart, hvordan cohesinringe forbinder søsterkromatider. Der er to mulige muligheder:
- Stykker af cohesin hæfter til hver kromatid og danner en bro mellem to af dem.
- Efter dannelsen af en ringstruktur i cohesin bliver det muligt at indeslutte kromatider i disse ringe.
Ifølge moderne data er den anden mulighed mere sandsynlig. Proteiner, der er essentielle for søsterkromatid-kohæsion, såsom Smc3 og Scc1, regulerer ikke dannelsen af kovalente bindinger mellem cohesin og DNA, hvilket indikerer, at interaktion med DNA ikke er tilstrækkelig til kohæsionsprocessen. Derudover forårsager forstyrrelse af ringstrukturen i cohesin gennem spaltning af Smc3 eller Scc1 for tidlig isolering af søsterkromatider. Dette viser, at dannelsen af cohesinringen er vigtig for dens funktion.
Det vides stadig ikke, hvor mange cohesinringe der kræves for at holde søsterkromatider sammen. Ifølge en version omgiver en ring kromatiderne. En anden version tillader dannelsen af en dimer, hvor hver ring omgiver en søsterkromatid. Disse to ringe er forbundet med hinanden gennem en bro, der holder de to kromatider sammen.
Kohæsionskomplekset dannes under de indledende trin af S-fasen . Komplekserne interagerer med kromosomerne, før DNA-kopiering begynder. Når en celle begynder at duplikere DNA, lukker cohesinringene sig og forbinder søsterkromatiderne. Cohesin-komplekser skal være til stede under S-fasen for at kohæsion kan finde sted. Det er dog uklart, hvordan cohesin binder sig til kromosomer under G1 -fasen . Der er i øjeblikket to hypoteser:
- ATPaserne af SMC-proteiner interagerer med DNA, og denne interaktion medierer bindingen af cohesinringe til kromosomer .
- Nogle ekstra proteiner hjælper påfyldningsprocessen.
Rolle i differentieringsmekanismer
Cohesin er et multiproteinkompleks, der styrer den tredimensionelle struktur af kromatin [2] [3] Det antages, at pluripotensfaktorer i forbindelse med proteinkomplekser såsom cohesin og mediator (et multiproteinkompleks, der fungerer som et transkriptionel coactivator [4] ) i forbindelse med CCCTC-bindingsfaktoren kontrollerer transkriptionsrepressoren CTCF [5] [6] dannelsen af en unik tredimensionel genomstruktur [2] , som bidrager til induktion af pluripotens og dens stabilisering [7] , og forudbestemmer også retningen af differentieringsprocesser [8] . Således gør knockdown af SMC1-genet, som koder for et af cohesin-proteinerne (nødvendigt for dannelsen af en intrakromosomal loop, der bringer genpromotoren tættere på den efterfølgende enhancer (som er nødvendig for aktiveringen af endogene pluripotensgener [9] ), det umuligt at opnå pluripotens [10] .
Noter
- ↑ Mehta GD, Kumar R, Srivastava S, Ghosh SK (august 2013). "Cohesin: fungerer ud over søsterkromatid-kohæsion". FEBS Breve . 587 (15): 2299-312. DOI : 10.1016/j.febslet.2013.06.035 . PMID 23831059 . S2CID 39397443 .
- ↑ 1 2 Yu, M., & Ren, B. (2017). Den tredimensionelle organisation af pattedyrsgenomer arkiveret 28. juni 2021 på Wayback Machine . Annual Review of Cell and Developmental Biology, 33 doi : 10.1146/annurev-cellbio-100616-060531
- ↑ Laura E. DeMare, Jing Leng, Justin Cotney et al. og James P. Noonan (2013) Det genomiske landskab af cohesin-associerede kromatin-interaktioner. Genome Res. 23, 1224-1234 doi : 10.1101/gr.156570.113
- ↑ Phillips-Cremins, JE, Michael EG Sauria, Amartya Sanyal, et al. (2013) Arkitektoniske proteinunderklasser former 3D-organisering af genomer under afstamningsforpligtelse. Cell, bind 153, udgave 6, 1281-1295 doi : 10.1016/j.cell.2013.04.053
- ↑ Bum-Kyu Lee og Vishwanath R. Iyer (2012) Genomomspændende undersøgelser af CCCTC-bindingsfaktor (CTCF) og cohesin giver indsigt i kromatinstruktur og regulering. Journal of Biological Chemistry, 287, 30906-30913. doi : 10.1074/jbc.R111.324962
- ↑ Jian Yan, Martin Enge, Thomas Whitington, et al. & Jussi Taipale (2013) Transskriptionsfaktorbinding i menneskelige celler forekommer i tætte klynger dannet omkring kohesin-ankersteder. celle,; 154 (4): 801-813 doi : 10.1016/j.cell.2013.07.034
- ↑ Elzo de Wit, Britta AM Bouwman, Yun Zhu, et al. & Wouter de Laat (2013) Det pluripotente genom i tre dimensioner er formet omkring pluripotensfaktorer. Nature doi : 10.1038/nature12420
- ↑ Rubin AJ et al., & Khavari PA (2017). Slægtsspecifikke dynamiske og præ-etablerede enhancer-promotor-kontakter samarbejder i terminaldifferentiering , Nature Genetics, doi : 10.1038/ng.3935
- ↑ Li, M., & Belmonte, JCI (2017). Grundregler for det regulatoriske netværk for pluripotensgen. Naturanmeldelser Genetik. 18(3), 180-191 doi : 10.1038/nrg.2016.156
- ↑ He Zhang, Weiwei Jiao, Lin Sun, et al. (2013) Intrakromosomal looping er påkrævet for aktivering af endogene pluripotensgener under omprogrammering. Celle stamcelle, 13(1), 30-35 doi : 10.1016/j.stem.2013.05.012
Links
 cellekerne | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nuklear membran / Nuklear lamina |
| ||||||||
| nukleolus |
| ||||||||
| Andet |
| ||||||||
| Kromosomer | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hoved | |||||||||||
| Klassifikation | |||||||||||
| Struktur |
| ||||||||||
| Omstrukturering og krænkelser | |||||||||||
| Kromosomal kønsbestemmelse | |||||||||||
| Metoder | |||||||||||