Condensin

A kondenzinok  nagy fehérjekomplexek, amelyek fontos szerepet játszanak a kromoszóma szegregációban a mitózis és a meiózis során [1] [2] .

Alegység-összetétel

Eukarióta kondenzinek

A legtöbb eukarióta sejt kétféle kondenzin komplexet tartalmaz, amelyeket kondenzin I -nek és kondenzin II -nek neveznek . Mindegyik öt alegységből áll [3] [4] . Az I-es és II-es kondenzin egy pár alegységet tartalmaz, az SMC2-t és az SMC4-et, amelyek a kromoszómális ATPázok nagy családjába tartoznak, amelyeket SMC - fehérjékként ismernek ( Chromosomes Structural Maintenance of Chromosomes ) .  Ezen komplexek mindegyike tartalmaz egy meghatározott szabályozó alegységet (egy Claisin alegységet [5] és egy pár alegységet HEAT ismétlésekkel [6] ). A Caenorhabditis elegans fonálféregnek van egy harmadik kondenzin komplexe (a kondenzin I-hez kapcsolódóan), amely részt vesz az adagolás kompenzációjában [7] . Ezt a komplexet condensin I DC -nek nevezik , és benne az SMC4 alegységet egy hasonló fehérje, a DPY-27 helyettesíti.

A kondenzin I szerkezete és funkciója változatlan az élesztőtől az emberig, de az élesztőben nincs kondenzin II [8] [9] . Úgy tűnik, nincs kapcsolat a kondenzin II jelenléte egy eukarióta szervezetben és genomjának mérete között. Ezzel szemben a primitív vörös alga Cyanidioschyzon merolae I-es és II-es kondenzint tartalmaz, bár genommérete még az élesztőhöz képest is kicsi [10] .

Prokarióta kondenzinek

A prokarióták kondenzinszerű komplexekkel rendelkeznek, amelyek a kromoszómák szerveződését és szegregációját is biztosítják. A prokarióta kondenzinek két típusra oszthatók: SMC-ScpAB [11] és MukBEF [12] . A legtöbb eubaktérium és archaea faj SMC-ScpAB, míg a γ-proteobaktériumok MukBEF kondenzinekkel rendelkeznek.

Hatásmechanizmus

A kettős szálú DNS két régióját egyetlen kondenzingyűrű veszi körül, majd további nem SMC alegységek zárják le. Így ezek a fehérjék biztosítják a kromatin kondenzációját, a hurkok kialakulását és a DNS helyes feltekeredését a kromatidban.

Tevékenység

A tisztított kondenzin I az ATP energiáját használja fel pozitív szupertekercsek létrehozására a DNS-en [13] . In vitro DNS-függő ATPáz aktivitást mutat . Az SMC2-SMC4 dimer komplementer egyszálú DNS renaturálására képes [14] . Ehhez a tevékenységhez nincs szükség ATP-re.

Szerkezet

Az SMC dimerek, amelyek a kondenzin központi alegységei, egyedi V-alakúak [15] . Ezt a formát a kondenzin I-ben elektronmikroszkóppal határoztuk meg [16] .

Funkciók a mitózisban

Tenyésztett humán sejtekben az I. és II. kondenzin komplexek eltérően viselkednek a sejtciklus során [17] [18] . Az interfázis során a kondenzin II a sejtmagban található, és a profázis során részt vesz a kromoszóma kondenzáció kezdeti szakaszában . A kondenzin I éppen ellenkezőleg, a citoplazmában található az interfázis alatt , csak a magmembrán eltűnése után jut be a kromoszómákba a profázis végén. A prometafázis és a metafázis során mindkét kondenzin részt vesz a kromoszómák kondenzációjában, melynek eredményeként a testvérkromatidák teljesen kialakulnak [4] . Úgy tűnik, hogy mindkét komplex kapcsolatban marad a kromoszómákkal még azután is, hogy a testvérkromatidák anafázisban szétválnak. Legalább egy kondenzin I alegység közvetlenül kölcsönhatásba lép a ciklin-dependens kinázzal (Cdk) [19] .

Egyéb jellemzők

A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy a kondenzinok a mitózison és a meiózison kívül a kromoszómákban előforduló folyamatok széles skálájában vesznek részt. A bimbózó élesztőben például a kondenzin I (ennek a szervezetnek az egyetlen kondenzinje) segít a riboszomális DNS tandem ismétlődéseinek kópiaszámának szabályozásában [20] , valamint a tRNS gének klasztereződésében [21] . A Drosophilában a kondenzin II alegységek részt vesznek a politén kromoszómák feloldásában [22] és a kromoszómaterület kialakításában [23] a nővérsejtekben. Arra is bizonyíték van, hogy a diploid sejtek genetikai transzvekciója során leszabályozzák őket. Az A. thaliana esetében a kondenzin II-re van szükség a növények bórrezisztenciájának kialakulásához , ami esetleg megakadályozza a DNS-károsodást [24] . Kimutatták, hogy emberi sejtekben a kondenzin II már a mitózisos ciklus S-fázisában elindítja a testvérkromatidák szétválásával kapcsolatos eseményeket a mitózisban [25] .

Kapcsolódó fehérjék

Az eukarióta sejtekben az SMC fehérjekomplexeknek két további osztálya van , ezek a kohézinek , amelyek SMC1-et és SMC3-at tartalmaznak, és részt vesznek a testvérkromatidák kötésében , valamint az SMC5/6 komplex, amely SMC5-öt és SMC6-ot tartalmaz. részt vesz a rekombinációs javításban.

Lásd még

• Cohesin
• SMC fehérjék

Jegyzetek

1. ↑ Hirano T. Condensins: sokféle funkciójú kromoszómák univerzális szervezői  // Genes Dev  : Journal  . - 2012. - Kt. 26 , sz. 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 repertoary of functions  // Nat Rev Genet  : Journal  . - 2010. - 20. évf. 11 , sz. 6 . - P. 391-404 . doi : 10.1038 / nrg2794 . — PMID 20442714 .
3. ↑ Hirano T., Kobayashi R., Hirano M. condensins, kromoszóma komplex kondenzáció, amely XCAP-C-t, XCAP-E-t és a Drosophila Barren fehérje Xenopus homológját tartalmazza  // Cell  :  Journal. - Cell Press , 1997. - Vol. 89 , sz. 4 . - P. 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. A condensin I and condensin II differenciális hozzájárulása a mitotikus kromoszóma architektúrához gerinces sejtekben  (angolul)  // Cell  : Journal. - Cell Press , 2003. - Vol. 115 , sz. 1 . - P. 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: bakteriális és eukarióta SMC fehérjepartnerek szupercsaládja   // Mol . sejt : folyóirat. - 2003. - 1. évf. 11 , sz. 3 . - P. 571-575 . - doi : 10.1016/S1097-2765(03)00108-4 . — PMID 12667442 .
6. ↑ Neuwald AF, Hirano T. Kondenzinekkel, kohezinekkel és más, a kromoszómákkal kapcsolatos funkciókban részt vevő komplexekkel kapcsolatos HEAT ismétlődések  // Genome Res  . : folyóirat. - 2000. - Vol. 10 , sz. 10 . - P. 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. Három különböző kondenzin komplex szabályozza a C. elegans kromoszóma dinamikáját  (angol)  // Curr. Biol.  : folyóirat. - 2009. - 1. évf. 19 , sz. 1 . - 9-19 . o . - 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 roles of non-SMC subunits for condensation and Cdc2 phosphorylation of Cut3/   SMC4 / Genes Dev.  : folyóirat. - 1999. - 1. évf. 13 , sz. 17 . - P. 2271-2283 . - doi : 10.1101/gad.13.17.2271 . — PMID 10485849 .
9. ↑ Freeman L., Aragon-Alcaide L., Strunnikov A. A kondenzin komplex szabályozza az rDNS kromoszóma kondenzációját és mitotikus átvitelét  //  J. Cell Biol. : folyóirat. - 2000. - Vol. 149. sz . 4 . - P. 811-824 . doi : 10.1083 / jcb.149.4.811 . — PMID 10811823 .
10. ↑ Fujiwara T., Tanaka K., Kuroiwa T., Hirano T. Condensins I and II spatiotemporal dynamics of condensins: evolutionary insights from the primitive red alga Cyanidioschyzon merolae   // Mol . Biol. sejt. : folyóirat. - 2013. - Kt. 24 , sz. 16 . - P. 2515-2527 . - doi : 10.1091/mbc.E13-04-0208 . — PMID 23783031 .
11. ↑ Mascarenhas J., Soppa J., Strunnikov A.V., Graumann P.L. Két új prokarióta kromoszóma szegregációs és kondenzációs fehérje sejtciklus-függő lokalizációja a Bacillus subtilisben, amelyek kölcsönhatásba lépnek az SMC fehérjével  // EMBO  J. : folyóirat. - 2002. - 20. évf. 21 , sz. 12 . - P. 3108-3118 . - doi : 10.1093/emboj/cdf314 . — PMID 12065423 .
12. ↑ Yamazoe M., Onogi T., Sunako Y., Niki H., Yamanaka K., Ichimura T., Hiraga S. A MukB,  MukE és MukF fehérjék komplex formációja, amelyek részt vesznek a kromoszómák felosztásában Escherichia coliban  // EMBO J. : folyóirat. - 1999. - 1. évf. 18 , sz. 21 . - P. 5873-5884 . - doi : 10.1093/emboj/18.21.5873 . — PMID 10545099 .
13. ↑ Kimura K., Hirano T. ATP-függő pozitív szupertekercselés a DNS-ben 13S kondenzin által: a kromoszóma kondenzáció biokémiai következményei  // Cell  :  Journal. - Cell Press , 1997. - Vol. 90 , sz. 4 . - P. 625-634 . - doi : 10.1016/s0092-8674(00)80524-3 . — PMID 9288743 .
14. ↑ Sutani T., Yanagida M. A kromoszóma-kondenzációban szerepet játszó SMC komplex DNS renaturációs aktivitása  //  Nature : Journal. - 1997. - 1. évf. 388. sz . 6644 . - P. 798-801 . - doi : 10.1038/42062 . — PMID 9285594 .
15. ↑ Melby TE, Ciampaglio CN, Briscoe G., Erickson HP. A kromoszómák (SMC) és a MukB fehérjék szerkezeti fenntartásának szimmetrikus felépítése: hosszú, antiparallel coiled coil, hajlékony csuklón hajtogatott  //  J. Cell Biol. : folyóirat. - 1998. - Vol. 142. sz . 6 . - P. 1595-1604 . - doi : 10.1083/jcb.142.6.1595 . — PMID 9744887 .
16. ↑ Anderson DE, Losada A., Erickson HP, Hirano T. A Condensin és a cohesin különböző karkonformációkat mutat, jellegzetes csuklószögekkel  //  J. Cell Biol. : folyóirat. - 2002. - 20. évf. 156. sz . 6 . - P. 419-424 . - doi : 10.1083/jcb.200111002 . — PMID 11815634 .
17. ↑ Ono T., Fang Y., Spector DL, Hirano T. Condensins I and II spatial and temporal Regulation in mitotic chromosome assembly in human cells  // Molecular Biology of the Cell  : folyóirat  . - 2004. - 20. évf. 15 , sz. 7 . - P. 3296-3308 . - doi : 10.1091/mbc.E04-03-0242 . — PMID 15146063 .
18. ↑ Hirota T., Gerlich D., Koch B., Ellenberg J., Peters JM . A condensin I és II megkülönböztető funkciói mitotikus kromoszóma összeállításban  //  Journal of Cell Science : folyóirat. — A biológusok társasága, 2004. - 20. évf. 117. sz . Pt 26 . - P. 6435-6445 . - doi : 10.1242/jcs.01604 . — PMID 15572404 .
19. ↑ Kimura K., Hirano M., Kobayashi R., Hirano T. A 13S kondenzin foszforilációja és aktiválása Cdc2 által in vitro  //  Science : Journal. - 1998. - Vol. 282 , sz. 5388 . - P. 487-490 . - doi : 10.1126/tudomány.282.5388.487 . — PMID 9774278 .
20. ↑ Johzuka K., Terasawa M., Ogawa H., Ogawa T., Horiuchi T. Az rRNS gén replikációs villa gáthelyére feltöltött kondenzin ismétlődik az S fázis során FOB1-függő módon, hogy megakadályozza egy hosszú ismétlődő tömb összehúzódását a Saccharomyces cerevisiae-ben. (angol)  // Mol Cell Biol. : folyóirat. - 2006. - 20. évf. 26 , sz. 6 . - P. 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 Az élesztő tRNS gének klasztereződését a kondenzin és a tRNS gén transzkripciós komplexek specifikus asszociációja közvetíti. (angol)  // Genes Dev.  : folyóirat. - 2008. - Vol. 22 , sz. 16 . - P. 2204-2214 . - doi : 10.1101/gad.1675908 . — PMID 18708579 .
22. ↑ Hartl TA, Smith HF, Bosco G. A kromoszóma-illesztést és a transzvekciót a kondenzin II antagonizálja. (angol)  // Tudomány: folyóirat. - 2008. - Vol. 322. sz . 5906 . - P. 1384-1387 . - doi : 10.1126/tudomány.1164216 . — PMID 19039137 .
23. ↑ Bauer CR, Hartl TA, Bosco G. A Condensin II elősegíti a kromoszómaterületek kialakulását a poliploid interfázisú kromoszómák axiális tömörítésének indukálásával. (angol)  // PLoS Genet : folyóirat. - 2012. - Kt. 8 , sz. 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. A Condensin II enyhíti a DNS károsodást és elengedhetetlen a bór túlterhelési stressz toleranciájához Arabidopsis. (angol)  // Növényi sejt : napló. - 2011. - 20. évf. 23 , sz. 9 . - P. 3533-3546 . - doi : 10.1105/tpc.111.086314 . — PMID 21917552 .
25. ↑ Ono T., Yamashita D., Hirano T. A Condensin II iniciálja a testvérkromatid rezolválást S fázisban  //  J. Cell Biol. : folyóirat. - 2013. - Kt. 200 , nem. 4 . - P. 429-441 . - doi : 10.1083/jcb.201208008 . — PMID 23401001 .

Külső linkek

• MeSH kondenzátum

sejtmag
Nukleáris membrán / Nukleáris lamina	Nukleáris pórusok : Nukleoporinok ( NUP35 NUP37 NUP43 NUP50 NUP54 NUP62 NUP85 NUP88 NUP93 NUP98 NUP107 NUP133 NUP153 NUP155 NUP160 NUP188 NUP205 NUP210 NUP214 ) AAAS
nucleolus	Perinucleoláris rekesz ( PTBP1 CUGBP1 ) TCOF Ataxin 7
Egyéb	PML testek Paraspeckles Cajal -test ( GEMIN4 GEMIN5 GEMIN6 GEMIN7 GEMIN8 SMN / SIP1 tekercs ) SMC fehérjék Cohesin ( SMC1A SMC1B SMC3 ) Kondenzin ( NCAPD2 NCAPD3 NCAPG NCAPG2 NCAPH_ NCAPH2 SMC2 SMC4 ) DNS-javítás ( SMC5 SMC6 ) Átmeneti nukleáris fehérjék TNP1 TNP2 Kromatin nukleáris mátrix Nukleoplazma Nucleosol