Конденсины — большие белковые комплексы, которые играют главную роль в расхождении хромосом во время митоза и мейоза.

Субъединичный состав

Эукариотические конденсины

Большинство эукариотических клеток имеют два вида конденсиновых комплексов, которые называются конденсин I и конденсин II. Каждый из них состоит из пяти субъединиц. Конденсины I и II имеют общую пару субъединиц, SMC2 и SMC4, которые принадлежат к большому семейству хромосомных АТФаз, известному как SMC-белки (). Каждый из этих комплексов содержит определённый набор регуляторных субъединиц (кляйзиновую субъединицу и пару субъединиц с HEAT-повторами). У нематоды Caenorhabditis elegans есть третий конденсиновый комплекс (родственный конденсину I), который участвует в дозовой компенсации. Этот комплекс называется конденсин IDC, и в нём субъединица SMC4 заменена на схожий белок DPY-27. Комплекс Субъединица Класс S. cerevisiae S. pombe C. elegans D. melanogaster Позвоночные (гены человека) конденсин I и II SMC2 АТФаза Smc2 Cut14 MIX-1 DmSmc2 CAP-E (SMC2) конденсин I и II SMC4 АТФаза Smc4 Cut3 SMC-4 DmSmc4 CAP-C (SMC4) конденсин I CAP-D2 HEAT Ycs4 Cnd1 DPY-28 CG1911 CAP-D2 (NCAPD2) конденсин I CAP-G HEAT Ycg1 Cnd3 CAP-G1 cap-g CAP-G (NCAPG) конденсин I CAP-H kleisin Brn1 Cnd2 DPY-26 barren CAP-H (NCAPH) конденсин II CAP-D3 HEAT - - HCP-6 CG31989 CAP-D3 (NCAPD3) конденсин II CAP-G2 HEAT - - CAP-G2 -? CAP-G2 (NCAPG2) конденсин II CAP-H2 kleisin - - KLE-2 CG14685 CAP-H2 (NCAPH2) конденсин IDC DPY-27 АТФаза - - DPY-27 - - Структура и функции конденсина I неизменны от дрожжей к человеку, но у дрожжей нет конденсина II. По всей видимости нет никакой связи между наличием у эукариотического организма конденсина II и размером его генома. Напротив, у примитивной красной водоросли Cyanidioschyzon merolae есть конденсины I и II, хотя размер её генома мал даже по сравнению с дрожжами.

Прокариотические конденсины У прокариот есть конденсин-подобные комплексы, которые также обеспечивают организацию и расхождение хромосом. Прокариотические конденсины можно разделить на два типа: SMC-ScpAB и MukBEF. У большинства видов эубактерий и архей присутствуют конденсины SMC-ScpAB, а у γ-протеобактерий — MukBEF. Комплекс Субъединица Классификация B. subtilis Caulobacter E.coli SMC-ScpAB SMC АТФаза SMC/BsSMC SMC - SMC-ScpAB ScpA kleisin ScpA ScpA - SMC-ScpAB ScpB winged-helix ScpB ScpB - MukBEF MukB АТФаза - - MukB MukBEF MukE ? - - MukE MukBEF MukF kleisin - - MukF

Механизм действия Одиночное конденсиновое кольцо окружает два участка двухцепочечной ДНК, а затем замыкается при помощи дополнительных не SMC субъединиц. Таким образом эти белки обеспечивают конденсацию хроматина, образование петель и правильную укладку ДНК в хроматиде. Активность Очищенный конденсин I использует энергию АТФ, чтобы создавать положительные супервитки ДНК. Он проявляет ДНК-зависимую АТФазную активность in vitro. Димер SMC2-SMC4 способен ренатурировать комплементарную одноцепочечную ДНК. Для этой активности ему не требуется АТФ.

Структура Димеры SMC, которые являются центральными субъединицами конденсинов, имеют уникальную V-образную форму. Такую форму удалось определить у конденсина I с помощью электронной микроскопии.

Функции в митозе

В культивируемых клетках человека конденсиновые комплексы I и II неодинаково ведут себя в процессе прохождения клеточного цикла. В течение интерфазы конденсин II находится в ядре и принимает участие в начальных стадиях конденсации хромосом во время профазы. Конденсин I, напротив, в течение интерфазы находится в цитоплазме, попадает к хромосомам только после исчезновения ядерной оболочки в конце профазы. В течение прометафазы и метафазы, оба конденсина участвуют в конденсации хромосом, в результате которой сестринские хроматиды полностью оформляются. Оба комплекса, по-видимому, остаются связанными с хромосомами даже после расхождения сестринских хроматид в анафазе. По крайней мере, одна субъединица конденсина I напрямую взаимодействует с циклин-зависимой киназой (Cdk).

Другие функции Недавние исследования показали, что конденсины участвуют в широком спектре процессов, происходящих в хромосомах вне митоза и мейоза. У почкующихся дрожжей, например, конденсин I (единственный конденсин этого организма) помогает в регуляции числа копий тандемных повторов рибосомной ДНК, а также в кластеризации генов тРНК. У дрозофилы субъединицы конденсина II участвуют в растворении политенных хромосом и формировании хромосомной территории в питающих клетках. Также существуют доказательства, что они осуществляют негативную регуляцию при генетической трансвекции диплоидных клеток. У A. thaliana конденсин II необходим для формирования устойчивости растения к бору, возможно, он предотвращает повреждение ДНК. Было показано, что в клетках человека конденсин II инициирует события, связанные с расхождением сестринских хроматид в митозе, уже во время S-фазы митотического цикла.

Родственные белки В клетках эукариот есть два дополнительных класса комплексов из SMC-белков, это когезины, которые содержат SMC1 и SMC3 и участвуют в связывании сестринских хроматид, а также комплекс SMC5/6, который содержит SMC5 и SMC6, он участвует в рекомбинационной репарации.

См. также Когезин SMC-белки

Примечания

Внешние ссылки

Категория:Клеточный цикл Категория:Митоз Категория:Белковые комплексы