Kondensin

Kondensiner  er store proteinkomplekser, der spiller en stor rolle i kromosomsegregation under mitose og meiose [1] [2] .

Underenhedssammensætning

Eukaryote kondensiner

De fleste eukaryote celler har to slags kondensinkomplekser kaldet kondensin I og kondensin II . Hver af dem består af fem underenheder [3] [4] . Kondensiner I og II deler et par underenheder, SMC2 og SMC4, som tilhører en stor familie af kromosomale ATPaser kendt som SMC-proteiner ( Strukturel Vedligeholdelse af Kromosomer ) .  Hvert af disse komplekser indeholder et specifikt sæt af regulatoriske underenheder (en Claisin-underenhed [5] og et par underenheder med HEAT-gentagelser [6] ). Nematoden Caenorhabditis elegans har et tredje kondensinkompleks (relateret til kondensin I), der er involveret i dosiskompensation [7] . Dette kompleks kaldes condensin I DC , og i det er SMC4-underenheden erstattet af et lignende protein, DPY-27.

Kondensin I's struktur og funktion er uændret fra gær til menneske, men gær har ikke kondensin II [8] [9] . Tilsyneladende er der ingen sammenhæng mellem tilstedeværelsen af ​​kondensin II i en eukaryot organisme og størrelsen af ​​dens genom. I modsætning hertil har den primitive rødalge Cyanidioschyzon merolae kondensiner I og II, selvom dens genomstørrelse er lille selv sammenlignet med gær [10] .

Prokaryote kondensiner

Prokaryoter har kondensinlignende komplekser, der også giver organisering og adskillelse af kromosomer. Prokaryote kondensiner kan opdeles i to typer: SMC-ScpAB [11] og MukBEF [12] . De fleste eubakterier og archaea-arter har SMC-ScpAB-kondensiner, mens γ-proteobakterier har MukBEF-kondensiner.

Virkningsmekanisme

En enkelt kondensinring omgiver to regioner af dobbeltstrenget DNA og lukkes derefter af yderligere ikke-SMC-underenheder. Disse proteiner sikrer således kondenseringen af ​​kromatin, dannelsen af ​​loops og den korrekte foldning af DNA i kromatidet.

Aktivitet

Oprenset kondensin I bruger energien fra ATP til at skabe positive superspiraler på DNA [13] . Det udviser DNA-afhængig ATPase-aktivitet in vitro . SMC2-SMC4-dimeren er i stand til at renaturere komplementært enkeltstrenget DNA [14] . Det kræver ikke ATP for denne aktivitet.

Struktur

SMC-dimerer, som er de centrale underenheder af kondensiner, har en unik V-form [15] . Denne form blev bestemt i kondensin I ved hjælp af elektronmikroskopi [16] .

Funktioner i mitose

I dyrkede humane celler opfører kondensinkomplekser I og II sig anderledes under cellecyklussen [17] [18] . Under interfase opholder kondensin II sig i kernen og deltager i de indledende stadier af kromosomkondensation under profase . Kondensin I, tværtimod, er placeret i cytoplasmaet under interfasen , det kommer først ind i kromosomerne efter forsvinden af ​​kernemembranen i slutningen af ​​profasen. Under prometafase og metafase er begge kondensiner involveret i kondenseringen af ​​kromosomer, som et resultat af, at søsterkromatiderne er fuldt dannede [4] . Begge komplekser ser ud til at forblive forbundet med kromosomer, selv efter at søsterkromatider adskilles i anafase. Mindst én kondensin I-underenhed interagerer direkte med cyclin-afhængig kinase (Cdk) [19] .

Andre funktioner

Nylige undersøgelser har vist, at kondensiner er involveret i en lang række processer, der forekommer i kromosomer uden for mitose og meiose. I spirende gær, for eksempel, hjælper kondensin I (den eneste kondensin af denne organisme) med reguleringen af ​​kopiantallet af tandem-gentagelser af ribosomalt DNA [20] såvel som i grupperingen af ​​tRNA- gener [21] . I Drosophila er kondensin II-underenheder involveret i opløsningen af ​​polytenkromosomer [22] og dannelsen af ​​kromosomterritorium [23] i sygeplejerskeceller. Der er også tegn på, at de nedreguleres under genetisk transvektion af diploide celler. Hos A. thaliana er kondensin II påkrævet for udvikling af planteresistens over for bor , hvilket muligvis forhindrer DNA-skader [24] . Det er blevet vist, at kondensin II i humane celler initierer begivenheder forbundet med separation af søsterkromatider i mitose allerede under S-fasen af ​​den mitotiske cyklus [25] .

Relaterede proteiner

I eukaryote celler er der yderligere to klasser af SMC-proteinkomplekser , disse er cohesiner , som indeholder SMC1 og SMC3 og er involveret i bindingen af ​​søsterkromatider , samt SMC5/6-komplekset, som indeholder SMC5 og SMC6, det er involveret i rekombinationel reparation.

Se også

• Cohesin
• SMC-proteiner

Noter

1. ↑ Hirano T. Condensins: universelle arrangører af kromosomer med forskellige funktioner  // Genes Dev  : journal  . - 2012. - Bd. 26 , nr. 15 . - P. 1659-1678 . doi : 10.1101 / gad.194746.112 . — PMID 22855829 .
2. ↑ Wood AJ, Severson AF, Meyer BJ Condensin and cohesin complexity: the expanding repertoire of functions  // Nat Rev Genet  : journal  . - 2010. - Bd. 11 , nr. 6 . - S. 391-404 . doi : 10.1038 / nrg2794 . — PMID 20442714 .
3. ↑ Hirano T., Kobayashi R., Hirano M. condensins, kromosomkomplekskondensation indeholdende XCAP-C, XCAP-E og en Xenopus-homolog af Drosophila Barren-proteinet  // Celle  :  journal. - Cell Press , 1997. - Vol. 89 , nr. 4 . - s. 511-521 . - doi : 10.1016/S0092-8674(00)80233-0 . — PMID 9160743 .
4. ↑ 1 2 Ono T., Losada A., Hirano M., Myers MP, Neuwald AF, Hirano T. Differentielle bidrag fra condensin I og condensin II til mitotisk kromosomarkitektur i hvirveldyrceller  (engelsk)  // Cell  : journal. - Cell Press , 2003. - Vol. 115 , nr. 1 . - S. 109-121 . - doi : 10.1016/S0092-8674(03)00724-4 . — PMID 14532007 .
5. ↑ Schleiffer A., ​​​​Kaitna S., Maurer-Stroh S., Glotzer M., Nasmyth K., Eisenhaber F. Kleisins: en superfamilie af bakterielle og eukaryote SMC-proteinpartnere   // Mol . celle : journal. - 2003. - Bd. 11 , nr. 3 . - S. 571-575 . - doi : 10.1016/S1097-2765(03)00108-4 . — PMID 12667442 .
6. ↑ Neuwald AF, Hirano T. HEAT-gentagelser forbundet med kondensiner, cohesiner og andre komplekser involveret i kromosom-relaterede funktioner  // Genome Res  . : journal. - 2000. - Vol. 10 , nej. 10 . - S. 1445-1452 . - doi : 10.1101/gr.147400 . — PMID 11042144 .
7. ↑ Csankovszki G., Collette K., Spahl K., Carey J., Snyder M., Petty E., Patel U., Tabuchi T., Liu H., McLeod I., Thompson J., Sarkeshik A., Yates J., Meyer BJ, Hagstrom K. Tre distinkte kondensinkomplekser styrer C. elegans kromosomdynamik  (engelsk)  // Curr. Biol.  : journal. - 2009. - Bd. 19 , nr. 1 . - S. 9-19 . - doi : 10.1016/j.cub.2008.12.006 . — PMID 19119011 .
8. ↑ Sutani T., Yuasa T., Tomonaga T., Dohmae N., Takio K., Yanagida M. Fission yeast condensin complex: essential rolls of non-SMC subunits for condensation and Cdc2 phosphorylation of Cut3/   SMC4 // Genes Dev.  : journal. - 1999. - Bd. 13 , nr. 17 . - P. 2271-2283 . - doi : 10.1101/gad.13.17.2271 . — PMID 10485849 .
9. ↑ Freeman L., Aragon-Alcaide L., Strunnikov A. Kondensinkomplekset styrer kromosomkondensation og mitotisk transmission af rDNA  //  J. Cell Biol. : journal. - 2000. - Vol. 149 , nr. 4 . - s. 811-824 . doi : 10.1083 / jcb.149.4.811 . — PMID 10811823 .
10. ↑ Fujiwara T., Tanaka K., Kuroiwa T., Hirano T. Spatiotemporal dynamics of condensin I and II: evolutionær indsigt fra den primitive røde alge Cyanidioschyzon merolae   // Mol . Biol. celle. : journal. - 2013. - Bd. 24 , nr. 16 . - P. 2515-2527 . - doi : 10.1091/mbc.E13-04-0208 . — PMID 23783031 .
11. ↑ Mascarenhas J., Soppa J., Strunnikov A.V., Graumann P.L. Cellecyklusafhængig lokalisering af to nye prokaryote kromosomsegregation og kondensationsproteiner i Bacillus subtilis, der interagerer med SMC-protein  // EMBO  J. : journal. - 2002. - Bd. 21 , nr. 12 . - S. 3108-3118 . - doi : 10.1093/emboj/cdf314 . — PMID 12065423 .
12. ↑ Yamazoe M., Onogi T., Sunako Y., Niki H., Yamanaka K., Ichimura T., Hiraga S. Kompleks dannelse af MukB-,  MukE- og MukF-proteiner involveret i kromosomfordeling i Escherichia coli  // EMBO J. : journal. - 1999. - Bd. 18 , nr. 21 . - P. 5873-5884 . - doi : 10.1093/emboj/18.21.5873 . — PMID 10545099 .
13. ↑ Kimura K., Hirano T. ATP-afhængig positiv supercoiling af DNA af 13S-kondensin: en biokemisk implikation for kromosomkondensation  // Celle  :  journal. - Cell Press , 1997. - Vol. 90 , nr. 4 . - s. 625-634 . - doi : 10.1016/s0092-8674(00)80524-3 . — PMID 9288743 .
14. ↑ Sutani T., Yanagida M. DNA-renatureringsaktivitet af SMC-komplekset impliceret i kromosomkondensation  //  Nature : journal. - 1997. - Bd. 388 , nr. 6644 . - S. 798-801 . - doi : 10.1038/42062 . — PMID 9285594 .
15. ↑ 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  //  J. Cell Biol. : journal. - 1998. - Bd. 142 , nr. 6 . - S. 1595-1604 . - doi : 10.1083/jcb.142.6.1595 . — PMID 9744887 .
16. ↑ Anderson DE, Losada A., Erickson HP, Hirano T. Condensin og cohesin viser forskellige armkonformationer med karakteristiske hængselsvinkler  //  J. Cell Biol. : journal. - 2002. - Bd. 156 , nr. 6 . - S. 419-424 . - doi : 10.1083/jcb.200111002 . — PMID 11815634 .
17. ↑ Ono T., Fang Y., Spector DL, Hirano T. Rumlig og tidsmæssig regulering af Condensins I og II i mitotisk kromosomsamling i humane celler  // Molecular Biology of the Cell  : journal  . - 2004. - Bd. 15 , nr. 7 . - P. 3296-3308 . - doi : 10.1091/mbc.E04-03-0242 . — PMID 15146063 .
18. ↑ Hirota T., Gerlich D., Koch B., Ellenberg J., Peters JM Distinkte funktioner af kondensin I og II i mitotisk kromosomsamling  //  Journal of Cell Science : journal. — Selskabet af Biologer, 2004. - Vol. 117 , nr. Pt 26 . - P. 6435-6445 . - doi : 10.1242/jcs.01604 . — PMID 15572404 .
19. ↑ Kimura K., Hirano M., Kobayashi R., Hirano T. Fosforylering og aktivering af 13S-kondensin ved Cdc2 in vitro  //  Science : journal. - 1998. - Bd. 282 , nr. 5388 . - S. 487-490 . - doi : 10.1126/science.282.5388.487 . — PMID 9774278 .
20. ↑ Johzuka K., Terasawa M., Ogawa H., Ogawa T., Horiuchi T. Kondensin indlæst på replikationsgaffelbarrierestedet i rRNA-genet gentages under S-fasen på en FOB1-afhængig måde for at forhindre sammentrækning af en lang gentagen array i Saccharomyces cerevisiae. (engelsk)  // Mol Cell Biol. : journal. - 2006. - Bd. 26 , nr. 6 . - S. 2226-2236 . - doi : 10.1128/MCB.26.6.2226-2236.2006 . — PMID 16507999 .
21. ↑ Haeusler RA, Pratt-Hyatt M., Good PD, Gipson TA, Engelke DR Clustering af gær-tRNA-gener medieres af specifik association af kondensin med tRNA-gentransskriptionskomplekser. (engelsk)  // Genes Dev.  : journal. - 2008. - Bd. 22 , nr. 16 . - S. 2204-2214 . - doi : 10.1101/gad.1675908 . — PMID 18708579 .
22. ↑ Hartl TA, Smith HF, Bosco G. Kromosomjustering og transvektion antagoniseres af kondensin II. (engelsk)  // Videnskab: tidsskrift. - 2008. - Bd. 322 , nr. 5906 . - S. 1384-1387 . - doi : 10.1126/science.1164216 . — PMID 19039137 .
23. ↑ Bauer CR, Hartl TA, Bosco G. Condensin II fremmer dannelsen af ​​kromosomterritorier ved at inducere aksial komprimering af polyploide interfase-kromosomer. (engelsk)  // PLoS Genet : journal. - 2012. - Bd. 8 , nr. 8 . — P.e1002873 . - doi : 10.1371/journal.pgen.1002873 . — PMID 22956908 .
24. ↑ Sakamoto T., Inui YT, Uraguchi S., Yoshizumi T., Matsunaga S., Mastui M., Umeda M., Fukui K., Fujiwara T. Condensin II lindrer DNA-skader og er afgørende for tolerance af boroverbelastningsstress i Arabidopsis. (engelsk)  // Plant cell : journal. - 2011. - Bd. 23 , nr. 9 . - S. 3533-3546 . - doi : 10.1105/tpc.111.086314 . — PMID 21917552 .
25. ↑ Ono T., Yamashita D., Hirano T. Condensin II initierer søsterkromatidopløsning under S-fasen  //  J. Cell Biol. : journal. - 2013. - Bd. 200 , nej. 4 . - S. 429-441 . - doi : 10.1083/jcb.201208008 . — PMID 23401001 .

Eksterne links

• MeSH kondensin

cellekerne
Nuklear membran / Nuklear lamina	Nukleare porer : Nukleoporiner ( NUP35 NUP37 NUP43 NUP50 NUP54 NUP62 NUP85 NUP88 NUP93 NUP98 NUP107 NUP133 NUP153 NUP155 NUP160 NUP188 NUP205 NUP210 NUP214 ) AAAS
nukleolus	Perinukleolært kompartment ( PTBP1 CUGBP1 ) TCOF Ataxin 7
Andet	PML-kroppe Parapletter Cajal corpuscle ( GEMIN4 GEMIN5 GEMIN6 GEMIN7 GEMIN8 SMN / SIP1 coil ) SMC-proteiner Cohesin ( SMC1A SMC1B SMC3 ) Kondensin ( NCAPD2 NCAPD3 NCAPG NCAPG2 NCAPH NCAPH2 SMC2 SMC4 ) DNA-reparation ( SMC5 SMC6 ) Overgangsnukleare proteiner TNP1 TNP2 Chromatin nuklear matrix Nukleoplasma Nukleosol