Cohesin

Cohesina  este un complex de proteine ​​care reglează separarea cromatidelor surori în timpul diviziunii celulare (atât meioza , cât și mitoza ).

Cohesina este un complex proteic care joacă un rol cheie în repararea ADN-ului prin recombinare omoloagă și în coeziunea și segregarea cromozomilor în timpul diviziunii celulare.

Structura

Cohesin este format din patru componente: Scc1, Scc3, Smc1, Smc3. Proteinele Smc au două caracteristici principale: o activitate ATPazică a domeniului format prin interacțiunea capătului C-terminal și N-terminal al proteinei) și o zonă asemănătoare buclei care permite dimerizarea Smc . Domeniul ATPază și bucla sunt conectate între ele printr-o „helix de elice” antiparalelă. Structura generală a dimerului are o buclă centrală înconjurată de ATPaze. În prezența ATP, cele două domenii de ATPază se pot lega pentru a forma o structură de inel. Hidroliza ATP poate determina deschiderea sau închiderea inelului.

Scc1 și Scc3 conectează domeniile ATPaze ale Smc1 și Smc3, stabilizând structura inelului. N- și C-terminalii Scc1 sunt conectați la Smc1 și Smc3. Când Scc1 se leagă de proteina SMC, Scc3 se poate alătura și prin legarea la regiunea C-terminală a Scc1. Când Scc1 se leagă atât de Smc1 cât și de Smc3, complexul de cohesină formează o formă de inel închis. Dacă se leagă doar de una dintre proteinele SMC, atunci se formează o structură de inel deschis. S-a descoperit recent că inelele de coezină se pot dimeriza pentru a forma o structură de două inele ținute împreună de o bucată de Scc3 în formă de cătușă, cu o catenă de ADN care trece prin fiecare inel.

Funcții

Inelul de cohesină are trei funcții:

• Folosit pentru a menține cromatidele surori conectate între ele în timpul metafazei , asigurând conexiunea lor în timpul mitozei (meiozei). După separare, cele două cromatide se deplasează către polii opuși ai celulei. Fără cohesină, celula nu ar fi capabilă să controleze izolarea cromatidelor surori.
• Facilitează atașarea fusului de cromozomi.
• Facilitează repararea ADN-ului prin recombinare .
• Recent, multe funcții noi ale coezinei au fost descoperite în diferite procese celulare. Cohesina s-a dovedit a fi responsabilă pentru reglarea transcripției, repararea ruperii duble-catenari a ADN-ului, condensarea cromozomilor, împerecherea cromozomilor omologi în timpul meiozei I, monoorientarea kinetocorilor surori în timpul meiozei I, legătura centromerului neomolog, arhitectura și rearanjarea cromozomilor, ADN. replicare etc. [unu]

Mecanism de acțiune

Nu este încă foarte clar modul în care inelele de coezina leagă cromatidele surori. Există două opțiuni posibile:

1. Bucățile de coezină se atașează de fiecare cromatidă și formează o punte între două dintre ele.
2. După formarea unei structuri inelare în coezină, devine posibilă includerea cromatidelor în aceste inele.

Conform datelor moderne, a doua opțiune este mai probabilă. Proteinele care sunt esențiale pentru coeziunea cromatidei surori, cum ar fi Smc3 și Scc1, nu reglează formarea de legături covalente între coezină și ADN, ceea ce indică faptul că interacțiunea cu ADN-ul nu este suficientă pentru procesul de coeziune. În plus, întreruperea structurii inelare în cohesină prin scindarea Smc3 sau Scc1 determină izolarea prematură a cromatidelor surori. Aceasta arată că formarea inelului de coezină este importantă pentru funcția sa.

Încă nu se știe câte inele de coezină sunt necesare pentru a ține împreună cromatidele surori. Conform unei versiuni, un inel înconjoară cromatidele. O altă versiune permite formarea unui dimer, în care fiecare inel înconjoară o cromatidă soră. Aceste două inele sunt conectate între ele printr-o punte care ține cele două cromatide împreună.

Complexul de coeziune se formează în timpul etapelor inițiale ale fazei S. Complexele interacționează cu cromozomii înainte de a începe copierea ADN-ului. Când o celulă începe să dubleze ADN-ul, inelele de coezina se închid și unesc cromatidele surori. Complecșii de coezină trebuie să fie prezenți în timpul fazei S pentru ca coeziunea să aibă loc. Cu toate acestea, nu este clar cum se atașează coezina de cromozomi în timpul fazei G1 . În prezent există două ipoteze:

1. ATPazele proteinelor SMC interacționează cu ADN-ul și această interacțiune mediază atașarea inelelor de coezină la cromozomi .
2. Unele proteine ​​suplimentare ajută procesul de încărcare.

Rolul în mecanismele de diferențiere

Cohesina este un complex multiproteic care controlează structura tridimensională a cromatinei [2] [3] Se crede că pluripotența factorii în combinație cu complexe proteice precum coezina și mediatorul (un complex multiproteic care funcționează ca un coactivator transcripțional [4] ) în asociere cu factorul de legare CCCTC , represorul transcripțional CTCF [5] [6] controlează formarea unei structuri unice tridimensionale a genomului [2] , care contribuie la inducerea pluripotenței și stabilizarea acesteia [7] , precum și predetermina direcția proceselor de diferențiere [8] . Astfel, distrugerea genei SMC1, care codifică una dintre proteinele cohesinei (necesară pentru formarea unei bucle intracromozomiale care apropie promotorul genei de amplificatorul ulterior (care este necesar pentru activarea genelor de pluripotență endogene [9] ), face este imposibil să se realizeze pluripotența [10] .

Note

1. ↑ Mehta GD, Kumar R, Srivastava S, Ghosh SK (august 2013). „Cohesina: funcționează dincolo de coeziunea cromatidei surori”. Scrisori FEBS . 587 (15): 2299-312. DOI : 10.1016/j.febslet.2013.06.035 . PMID  23831059 . S2CID  39397443 .
2. ↑ 1 2 Yu, M. și Ren, B. (2017). Organizația tridimensională a genomului mamiferelor Arhivată 28 iunie 2021 la Wayback Machine . Anual Review of Cell and Developmental Biology, 33 doi : 10.1146/annurev-cellbio-100616-060531
3. ↑ Laura E. DeMare, Jing Leng, Justin Cotney et al. și James P. Noonan (2013) The genomic landscape of cohesin-associated chromatin interactions. Genome Res. 23, 1224-1234 doi : 10.1101/gr.156570.113
4. ^ Phillips- Cremins , JE, Michael EG Sauria, Amartya Sanyal și alții (2013) Subclasele de proteine ​​arhitecturale modelează organizarea 3D a genomilor în timpul angajamentului de descendență. Cell, Volumul 153, Numărul 6, 1281-1295 doi : 10.1016/j.cell.2013.04.053
5. ↑ Bum-Kyu Lee și Vishwanath R. Iyer (2012) Genome-wide Studies of CCCTC-binding Factor (CTCF) and Cohesin Provide Insight into Chromatin Structure and Regulation. The Journal of Biological Chemistry, 287, 30906-30913. doi : 10.1074/jbc.R111.324962
6. ↑ Jian Yan, Martin Enge, Thomas Whitington și colab. & Jussi Taipale.(2013) Legarea factorului de transcripție în celulele umane se produce în grupuri dense formate în jurul site-urilor de ancorare a Cohesin. celulă,; 154 (4): 801-813 doi : 10.1016/j.cell.2013.07.034
7. ↑ Elzo de Wit, Britta AM Bouwman, Yun Zhu, et al. & Wouter de Laat (2013) Genomul pluripotent în trei dimensiuni este modelat în jurul factorilor de pluripotență. Nature doi : 10.1038/nature12420
8. ↑ Rubin AJ și colab., & Khavari PA (2017). Contactele dinamice și prestabilite amplificator-promotor specifice liniei de origine cooperează în diferențierea terminală , Nature Genetics, doi : 10.1038/ng.3935
9. ↑ Li, M., & Belmonte, JCI (2017). Regulile de bază ale rețelei de reglare a genelor de pluripotență. Nature Reviews Genetica. 18(3), 180-191 doi : 10.1038/nrg.2016.156
10. ↑ He Zhang, Weiwei Jiao, Lin Sun și colab. (2013) Buclele intracromozomiale sunt necesare pentru activarea genelor de pluripotență endogene în timpul reprogramării. Cell Stem Cell, 13(1), 30-35 doi : 10.1016/j.stem.2013.05.012

Link -uri

nucleul celular
Membrană nucleară / Lamina nucleară	Pori nucleari : Nucleoporine ( NUP35 NUP37 NUP43 NUP50 NUP54 NUP62 NUP85 NUP88 NUP93 NUP98 NUP107 NUP133 NUP153 NUP155 NUP160 NUP188 NUP205 NUP210 NUP214 ) AAAS
nucleol	Compartimentul perinucleolar ( PTBP1 CUGBP1 ) TCOF Ataxina 7
Alte	Corpurile PML Paraspeckles Corpuscul Cajal ( GEMIN4 GEMIN5 GEMIN6 GEMIN7 GEMIN8 SMN / SIP1 coilin ) proteine ​​SMC Cohesin ( SMC1A SMC1B SMC3 ) Condensin ( NCAPD2 NCAPD3 NCAPG NCAPG2 NCAPH NCAPH2 SMC2 SMC4 ) Repararea ADN-ului ( SMC5 SMC6 ) Proteine ​​nucleare de tranziție TNP1 TNP2 Cromatina matrice nucleară Nucleoplasma Nucleosol