Cohesin

Kohesiini  on proteiinikompleksi, joka säätelee sisarkromatidien eroamista solun jakautumisen aikana (sekä meioosi että mitoosi ).

Kohesiini on proteiinikompleksi, jolla on avainrooli DNA:n korjaamisessa homologisen rekombinaation kautta sekä kromosomien koheesiossa ja segregaatiossa solun jakautumisen aikana.

Rakenne

Cohesin koostuu neljästä komponentista: Scc1, Scc3, Smc1, Smc3. Smc-proteiineilla on kaksi pääominaisuutta: domeenin ATPaasi-aktiivisuus, joka muodostuu proteiinin C-pään ja N-pään vuorovaikutuksesta) ja silmukkamainen vyöhyke, joka mahdollistaa Smc :n dimerisoitumisen . ATPaasidomeeni ja silmukka ovat yhteydessä toisiinsa pitkän antirinnakkaisen "heliksien kierteen" kautta . Dimeerin yleisessä rakenteessa on keskussilmukka, jota ympäröivät ATPaasit. ATP:n läsnä ollessa kaksi ATPaasidomeenia voivat sitoutua muodostaen rengasrakenteen. ATP :n hydrolyysi voi aiheuttaa renkaan avautumisen tai sulkeutumisen.

Scc1 ja Scc3 yhdistävät Smc1:n ja Smc3:n ATPaasidomeenit vakauttamalla rengasrakennetta. Scc1:n N- ja C-päät on kytketty Smc1:een ja Smc3:een. Kun Scc1 sitoutuu SMC-proteiiniin, Scc3 voi liittyä myös sitoutumalla Scc1:n C-terminaaliseen alueeseen. Kun Scc1 sitoutuu sekä Smc1:een että Smc3:een, kohesiinikompleksi muodostaa suljetun rengasmuodon. Jos se sitoutuu vain yhteen SMC-proteiineista, muodostuu avoin rengasrakenne. Äskettäin on havaittu, että kohesiinirenkaat voivat dimerisoitua muodostaen kahdesta renkaasta koostuvan rakenteen, jota pitää yhdessä käsiraudan muotoinen Scc3-pala, jossa DNA-juoste kulkee kunkin renkaan läpi.

Toiminnot

Kohesiinirenkaalla on kolme toimintoa:

• Käytetään pitämään sisarkromatidit yhteydessä toisiinsa metafaasin aikana , varmistaen niiden yhteyden mitoosin (meioosin) aikana. Erottamisen jälkeen kaksi kromatidia liikkuvat kohti solun vastakkaisia ​​napoja. Ilman kohesiinia solu ei pystyisi hallitsemaan sisarkromatidien eristämistä.
• Helpottaa karan kiinnittymistä kromosomeihin.
• Helpottaa DNA:n korjausta rekombinaatiolla .
• Viime aikoina on löydetty monia uusia kohesiinin toimintoja erilaisissa soluprosesseissa. Kohesiinin on osoitettu olevan vastuussa transkription säätelystä, DNA:n kaksisäikeisen katkeamisen korjaamisesta, kromosomien kondensaatiosta, homologisten kromosomien pariliitosta meioosin I aikana, sisarkinetokoorien monoorientaatiosta meioosin I aikana, ei-homologisesta sentromeerisidoksesta, kromosomien arkkitehtuurista ja uudelleenjärjestelystä, DNA:sta. replikointi jne. [yksi]

Toimintamekanismi

Ei ole vielä kovin selvää, kuinka kohesiinirenkaat yhdistävät sisarkromatideja. On kaksi mahdollista vaihtoehtoa:

1. Kohesiinin palaset kiinnittyvät kuhunkin kromatidiin ja muodostavat sillan niiden kahden välille.
2. Rengasrakenteen muodostumisen jälkeen kohesiiniin on mahdollista sulkea kromatideja näihin renkaisiin.

Nykyaikaisten tietojen mukaan toinen vaihtoehto on todennäköisempi. Sisarkromatidikoheesiolle välttämättömät proteiinit, kuten Smc3 ja Scc1, eivät säätele kovalenttisten sidosten muodostumista kohesiinin ja DNA:n välillä, mikä osoittaa, että vuorovaikutus DNA:n kanssa ei ole riittävä koheesioprosessiin. Lisäksi rengasrakenteen hajoaminen kohesiinissa Smc3:n tai Scc1:n pilkkomisen kautta aiheuttaa sisarkromatidien ennenaikaisen eristämisen. Tämä osoittaa, että kohesiinirenkaan muodostuminen on tärkeää sen toiminnalle.

Vielä ei tiedetä, kuinka monta kohesiinirengasta tarvitaan pitämään sisarkromatidit yhdessä. Erään version mukaan kromatideja ympäröi yksi rengas. Toinen versio mahdollistaa dimeerin muodostamisen, jossa jokainen rengas ympäröi yhtä sisarkromatidia. Nämä kaksi rengasta on yhdistetty toisiinsa sillan kautta, joka pitää kaksi kromatidia yhdessä.

Koheesiokompleksi muodostuu S-vaiheen alkuvaiheissa . Kompleksit ovat vuorovaikutuksessa kromosomien kanssa ennen kuin DNA:n kopiointi alkaa. Kun solu alkaa monistaa DNA:ta, kohesiinirenkaat sulkeutuvat ja yhdistävät sisarkromatidit yhteen. Kohesiinikompleksien on oltava läsnä S-vaiheen aikana, jotta koheesio tapahtuu. On kuitenkin epäselvää, kuinka kohesiini kiinnittyy kromosomeihin G1 -vaiheen aikana . Tällä hetkellä on olemassa kaksi hypoteesia:

1. SMC-proteiinien ATPaasit ovat vuorovaikutuksessa DNA:n kanssa ja tämä vuorovaikutus välittää kohesiinirenkaiden kiinnittymistä kromosomeihin .
2. Jotkut lisäproteiinit auttavat lastausprosessia.

Rooli erilaistumismekanismeissa

Kohesiini on moniproteiinikompleksi, joka säätelee kromatiinin kolmiulotteista rakennetta [2] [3] Uskotaan, että pluripotenssitekijät yhdessä proteiinikompleksien, kuten kohesiini ja välittäjä kanssa (moniproteiinikompleksi, joka toimii transkription koaktivaattori [4] ) yhdessä CCCTC:n sitoutumistekijän kanssa, transkription repressori CTCF [5] [6] ohjaa ainutlaatuisen kolmiulotteisen genomirakenteen [2] muodostumista , mikä edistää pluripotenssin ja sen stabilointi [7] ja myös määrittää erilaistumisprosessien suunnan [8] . Siten yhtä kohesiiniproteiineista koodaavan SMC1-geenin kaatuminen (tarvittava kromosominsisäisen silmukan muodostumiselle, joka tuo geenipromoottorin lähemmäksi seuraavaa tehostajaa (joka on välttämätön endogeenisten pluripotenssigeenien aktivoimiseksi [9] ) on mahdotonta saavuttaa pluripotenssia [10] .

Muistiinpanot

1. ↑ Mehta GD, Kumar R, Srivastava S, Ghosh SK (elokuu 2013). "Kohesiini: toimii sisarkromatidikoheesion ulkopuolella". FEBS Letters . 587 (15): 2299-312. DOI : 10.1016/j.febslet.2013.06.035 . PMID  23831059 . S2CID  39397443 .
2. ↑ 1 2 Yu, M., & Ren, B. (2017). The Three-Dimensional Organization of Mammalian Genomes Arkistoitu 28. kesäkuuta 2021 Wayback Machinessa . Annual Review of Cell and Developmental Biology, 33 doi : 10.1146/annurev-cellbio-100616-060531
3. ↑ Laura E. DeMare, Jing Leng, Justin Cotney et al. ja James P. Noonan (2013) Kohesiiniin liittyvien kromatiinivuorovaikutusten genominen maisema. Genome Res. 23, 1224-1234 doi : 10.1101/gr.156570.113
4. ↑ Phillips-Cremins, JE, Michael EG Sauria, Amartya Sanyal ym. (2013) Arkkitehtoniset proteiinialaluokat muokkaavat genomien 3D-organisaatiota sukulinjan sitoutumisen aikana. Cell, Volume 153, Issue 6, 1281-1295 doi : 10.1016/j.cell.2013.04.053
5. ↑ Bum-Kyu Lee ja Vishwanath R. Iyer (2012) genominlaajuiset tutkimukset CCCTC:tä sitovasta tekijästä (CTCF) ja kohesiinista antavat käsityksen kromatiinin rakenteesta ja säätelystä. The Journal of Biological Chemistry, 287, 30906-30913. doi : 10.1074/jbc.R111.324962
6. ↑ Jian Yan, Martin Enge, Thomas Whitington ym. & Jussi Taipale (2013) Transkriptiotekijän sitoutuminen ihmisen soluissa esiintyy tiheissä klustereissa, jotka muodostuvat Cohesin-ankkuripaikkojen ympärille. solu,; 154 (4): 801-813 doi : 10.1016/j.cell.2013.07.034
7. ↑ Elzo de Wit, Britta AM Bouwman, Yun Zhu ym. & Wouter de Laat (2013) Kolmiulotteinen pluripotentti genomi on muotoiltu pluripotenssitekijöiden ympärille. Nature doi : 10.1038/luonto12420
8. ↑ Rubin AJ et ai., & Khavari PA (2017). Sukulinjaspesifiset dynaamiset ja ennalta määritetyt tehostaja-promoottori -kontaktit tekevät yhteistyötä terminaalin erilaistumisessa , Nature Genetics, doi : 10.1038/ng.3935
9. ↑ Li, M. ja Belmonte, JCI (2017). Pluripotenssigeenien säätelyverkoston perussäännöt. Nature Reviews Genetics. 18(3), 180-191 doi : 10.1038/nrg.2016.156
10. ↑ He Zhang, Weiwei Jiao, Lin Sun ym. (2013) Intrakromosomaalista silmukkaa tarvitaan endogeenisten pluripotenssigeenien aktivoimiseksi uudelleenohjelmoinnin aikana. Cell Stem Cell, 13(1), 30-35 doi : 10.1016/j.stem.2013.05.012

Linkit

solun ydin
Ydinkalvo / Ydinlamina	Ydinhuokoset : Nukleoporiinit ( NUP35 NUP37 NUP43 NUP50 NUP54 NUP62 NUP85 NUP88 NUP93 NUP98 NUP107 NUP133 NUP153 NUP155 NUP160 NUP188 NUP205 NUP210 NUP214 ) AAAS
nucleolus	Perinukleolaarinen osasto ( PTBP1 CUGBP1 ) TCOF Ataksiini 7
Muut	PML-elimet Paraspeckles Cajal -korpuskkeli ( GEMIN4 GEMIN5 GEMIN6 GEMIN7 GEMIN8 SMN / SIP1 kela ) SMC-proteiinit Kohesiini ( SMC1A SMC1B SMC3 ) Kondensiini ( NCAPD2 NCAPD3 NCAPG NCAPG2 NCAPH NCAPH2 SMC2 SMC4 ) DNA-korjaus ( SMC5 SMC6 ) Siirtymävaiheen ydinproteiinit TNP1 TNP2 Kromatiini ydinmatriisi Nukleoplasma Nucleosol