SMC-белок
Комплексы SMC представляют собой большое семейство АТФаз , которые участвуют во многих аспектах организации и динамики хромосом высшего порядка. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] SMC означает « структурное поддержание хромосом» .
Классификация
[ редактировать ]Эукариотические ГМК
[ редактировать ]Эукариоты имеют по крайней мере шесть белков SMC в отдельных организмах, и они образуют три отдельных гетеродимера со специализированными функциями:
- Пара SMC1 и SMC3 составляет основные субъединицы когезиновых комплексов , участвующих в слипании сестринских хроматид . [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] SMC1 и SMC3 также выполняют функции восстановления двухнапряженных разрывов ДНК в процессе гомологичной рекомбинации. [ 7 ]
- Аналогично, пара SMC2 и SMC4 действует как ядро конденсиновых комплексов , участвующих в конденсации хромосом . [ 8 ] [ 9 ] SMC2 и SMC4 также выполняют функцию восстановления ДНК. Конденсин I играет роль в восстановлении разрывов с одной деформацией, но не в разрывах с двойной деформацией. Противоположное верно для конденсина II, который играет роль в гомологичной рекомбинации. [ 7 ]
- Димер, состоящий из SMC5 и SMC6, функционирует как часть еще не названного комплекса, участвующего в репарации ДНК и реакциях контрольных точек. [ 10 ]
Каждый комплекс содержит отдельный набор регуляторных субъединиц, не относящихся к SMC. Некоторые организмы имеют варианты белков SMC. Например, у млекопитающих имеется специфичный для мейоза вариант SMC1, известный как SMC1β. [ 11 ] Нематода Caenorhabditis elegans имеет вариант SMC4, который играет специализированную роль в компенсации дозы . [ 12 ]
В следующей таблице показаны названия белков SMC для нескольких модельных организмов и позвоночных: [ 13 ]
| Подсемейство | Сложный | С. cerevisiae | С. насос | К. Элеганс | Д. меланогастер | Позвоночные животные |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SMC1α | Когезин | смк1 | Псм1 | СМК-1 | ДмСмк1 | SMC1α |
| СМК2 | Конденсин | смк2 | Вырезать14 | МИКС-1 | ДмСмк2 | CAP-E/SMC2 |
| СМК3 | Когезин | смк3 | Псм3 | СМК-3 | ДмСмк3 | СМК3 |
| SMC4 | Конденсин | смк4 | Вырезать3 | СМК-4 | ДмСмк4 | CAP-C/SMC4 |
| SMC5 | СМК5-6 | смк5 | смк5 | C27A2.1 | CG32438 | SMC5 |
| SMC6 | СМК5-6 | смк6 | Смк6/Рад18 | C23H4.6, F54D5.14 | CG5524 | SMC6 |
| SMC1β | Когезин (мейотический) | - | - | - | - | SMC1β |
| вариант SMC4 | Дозокомпенсационный комплекс | - | - | ДПЯ-27 | - | - |
Прокариотические ГМК
[ редактировать ]Белки SMC сохраняются от бактерий до человека . [ 14 ] [ 15 ] У большинства бактерий у отдельных видов имеется единственный белок SMC, который образует гомодимер. [ 16 ] [ 17 ] Недавно было показано, что белки SMC помогают ДНК дочерних клеток в начале репликации гарантировать правильную сегрегацию. В подклассе грамотрицательных бактерий, включая Escherichia coli , эквивалентную роль играет отдаленно родственный белок, известный как MukB. [ 18 ]
Молекулярная структура
[ редактировать ]
Первичная структура
[ редактировать ]Белки SMC имеют длину 1000–1500 аминокислот. Они имеют модульную структуру, состоящую из следующих доменов:
- Уокер А АТФ-связывающий мотив
- спиральная область I
- шарнирная область
- спиральная область II
- Walker B АТФ-связывающий мотив ; фирменный мотив
Вторичная и третичная структура
[ редактировать ]Димеры SMC образуют молекулу V-образной формы с двумя длинными спиральными плечами. [ 19 ] [ 20 ] Чтобы создать такую уникальную структуру, протомер SMC самосворачивается посредством антипараллельных взаимодействий спиральной спирали , образуя молекулу стержнеобразной формы. На одном конце молекулы N-концевой и С-концевой домены образуют АТФ -связывающий домен. Другой конец называется шарнирным доменом. Затем два протомера димеризуются через свои шарнирные домены и образуют V-образный димер. [ 21 ] [ 22 ] Длина спиральных плеч составляет ~50 нм. Такие длинные «антипараллельные» спиральные спирали очень редки и встречаются только среди белков SMC (и их родственников, таких как Rad50). АТФ-связывающий домен белков SMC структурно связан с доменом транспортеров ABC — большого семейства трансмембранных белков, которые активно транспортируют небольшие молекулы через клеточные мембраны. Считается, что цикл связывания и гидролиза АТФ модулирует цикл закрытия и открытия V-образной молекулы. Тем не менее, детальные механизмы действия белков SMC еще предстоит определить.
Агрегация SMC
[ редактировать ]Белки SMC обладают потенциалом образовывать более крупную кольцевую структуру. Возможность создавать различные архитектурные решения позволяет регулировать функции. Некоторые из возможных конфигураций — двойные кольца, нити и розетки. Двойные кольца представляют собой 4 белка SMC, связанные головками и шарнирами, образующие кольцо. Филаменты представляют собой цепочку чередующихся СМК. Розетки представляют собой розообразные структуры с концевыми сегментами во внутренней области и шарнирами во внешней области. [ 23 ]
Гены
[ редактировать ]Следующие гены человека кодируют белки SMC:
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лосада А., Хирано Т. (2005). «Динамические молекулярные линкеры генома: первое десятилетие белков SMC» . Генс Дев . 19 (11): 1269–1287. дои : 10.1101/gad.1320505 . ПМИД 15937217 .
- ^ Нэсмит К., Херинг CH (2005). «Структура и функции комплексов ГМК и клейзина». Анну. Преподобный Биохим . 74 : 595–648. doi : 10.1146/annurev.biochem.74.082803.133219 . ПМИД 15952899 .
- ^ Хуанг CE, Милутинович М, Кошланд Д (2005). «Кольца, браслет или кнопки: модные альтернативы комплексам SMC» . Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci . 360 (1455): 537–42. дои : 10.1098/rstb.2004.1609 . ПМК 1569475 . ПМИД 15897179 .
- ^ Михаэлис С., Чиоск Р., Нэсмит К. (1997). «Когезины: хромосомные белки, предотвращающие преждевременное разделение сестринских хроматид» . Клетка . 91 (1): 35–45. дои : 10.1016/S0092-8674(01)80007-6 . ПМИД 9335333 .
- ^ Гуаччи В., Кошланд Д., Струнников А. (1998). «Прямая связь между слипанием сестринских хроматид и конденсацией хромосом выявлена посредством анализа MCD1 у S. cerevisiae» . Клетка . 91 (1): 47–57. дои : 10.1016/S0092-8674(01)80008-8 . ПМК 2670185 . ПМИД 9335334 .
- ^ Лосада А., Хирано М., Хирано Т. (1998). «Идентификация белковых комплексов SMC Xenopus, необходимых для слипания сестринских хроматид» . Генс Дев . 12 (13): 1986–1997. дои : 10.1101/гад.13.12.1986 . ПМК 316973 . ПМИД 9649503 .
- ^ Перейти обратно: а б Ву Н, Ю Х (февраль 2012 г.). «Комплексы Smc в ответ на повреждение ДНК» . Клетка и биологические науки . 2 (1): 5. дои : 10.1186/2045-3701-2-5 . ПМЦ 3329402 . ПМИД 22369641 .
- ^ Хирано Т., Кобаяши Р., Хирано М. (1997). «Конденсины, комплекс конденсации хромосом, содержащий XCAP-C, XCAP-E и гомолог Xenopus белка Drosophila Barren» . Клетка . 89 (4): 511–21. дои : 10.1016/S0092-8674(00)80233-0 . ПМИД 9160743 .
- ^ Оно Т., Лосада А., Хирано М., Майерс М.П., Нойвальд А.Ф., Хирано Т. (2003). «Дифференциальный вклад конденсина I и конденсина II в архитектуру митотических хромосом в клетках позвоночных» . Клетка . 115 (1): 109–21. дои : 10.1016/S0092-8674(03)00724-4 . ПМИД 14532007 .
- ^ Фустери М.И., Леманн А.Р. (2000). «Новый белковый комплекс SMC у Schizosaccharomyces pombe содержит белок репарации ДНК Rad18» . ЭМБО Дж . 19 (7): 1691–1702. дои : 10.1093/emboj/19.7.1691 . ПМК 310237 . ПМИД 10747036 .
- ^ Ревенкова Е, Эйпе М, Хейтинг С, Гросс Б, Джессбергер Р (2001). «Новая специфичная для мейоза изоформа SMC1 млекопитающих» . Мол. Клетка. Биол . 21 (20): 6984–6998. дои : 10.1128/MCB.21.20.6984-6998.2001 . ПМК 99874 . ПМИД 11564881 .
- ^ Чуанг П.Т., Альбертсон Д.Г., Мейер Б.Дж. (1994). «DPY-27: гомолог белка конденсации хромосом, который регулирует компенсацию дозы C. elegans посредством ассоциации с X-хромосомой». Клетка . 79 (3): 459–474. дои : 10.1016/0092-8674(94)90255-0 . ПМИД 7954812 . S2CID 28228489 .
- ^ Шлейффер, Александр; Кейтна, Сюзанна; Маурер-Штро, Себастьян; Глотцер, Майкл; Нэсмит, Ким; Эйзенхабер, Франк (март 2003 г.). «Кляйзины: суперсемейство бактериальных и эукариотических белков-партнеров SMC» . Молекулярная клетка . 11 (3): 571–575. дои : 10.1016/s1097-2765(03)00108-4 . ISSN 1097-2765 . ПМИД 12667442 .
- ^ Харви, Сьюзен Х.; Крайен, Майкл Дж. Э.; О'Коннелл, Мэтью Дж. (2002). «Структурное обеспечение хромосом (SMC) белков, семейства консервативных АТФаз» . Геномная биология . 3 (2): ОБЗОРЫ3003. doi : 10.1186/gb-2002-3-2-reviews3003 . ISSN 1474-760X . ПМК 139016 . ПМИД 11864377 .
- ^ Палечек, Ян Дж.; Грубер, Стефан (1 декабря 2015 г.). «Белки воздушного змея: суперсемейство партнеров SMC/Kleisin, консервативное у бактерий, архей и эукариот» . Структура . 23 (12): 2183–2190. дои : 10.1016/j.str.2015.10.004 . ISSN 1878-4186 . ПМИД 26585514 .
- ^ Бриттон Р.А., Лин О.К., Гроссман А.Д. (1998). «Характеристика прокариотического белка SMC, участвующего в разделении хромосом» . Генс Дев . 12 (9): 1254–1259. дои : 10.1101/gad.12.9.1254 . ПМК 316777 . ПМИД 9573042 .
- ^ Хирано, Тацуя (15 февраля 2002 г.). «Азбука белков SMC: двуплечие АТФазы для конденсации, слипания и восстановления хромосом» . Гены и развитие . 16 (4): 399–414. дои : 10.1101/gad.955102 . ISSN 0890-9369 . ПМИД 11850403 . S2CID 45664625 .
- ^ Ники Х., Джаффе А., Имамура Р., Огура Т., Хирага С. (1991). «Новый ген mukB кодирует белок массой 177 кД со спиральными доменами, участвующий в разделении хромосом E. coli» . ЭМБО Дж . 10 (1): 183–193. дои : 10.1002/j.1460-2075.1991.tb07935.x . ПМК 452628 . ПМИД 1989883 .
- ^ Мелби Т.Э., Чампальо К.Н., Бриско Дж., Эриксон Х.П. (1998). «Симметричная структура структурного обеспечения хромосом (SMC) и белков MukB: длинные антипараллельные спиральные спирали, сложенные гибким шарниром» . Дж. Клеточная Биол . 142 (6): 1595–1604. дои : 10.1083/jcb.142.6.1595 . ПМК 2141774 . ПМИД 9744887 .
- ^ Андерсон Д.Е., Лосада А., Эриксон Х.П., Хирано Т. (2002). «Конденсин и когезин демонстрируют различную конформацию плеч с характерными шарнирными углами» . Дж. Клеточная Биол . 156 (6): 419–424. дои : 10.1083/jcb.200111002 . ПМК 2173330 . ПМИД 11815634 .
- ^ Херинг Ч., Лёве Дж., Хохваген А., Нэсмит К. (2002). «Молекулярная архитектура белков SMC и когезинового комплекса дрожжей» . Мол. Клетка . 9 (4): 773–788. дои : 10.1016/S1097-2765(02)00515-4 . ПМИД 11983169 .
- ^ Хирано М, Хирано Т (2002). «Шарнир-опосредованная димеризация белка SMC необходима для его динамического взаимодействия с ДНК» . ЭМБО Дж . 21 (21): 5733–5744. дои : 10.1093/emboj/cdf575 . ПМК 131072 . ПМИД 12411491 .
- ^ Кокс М.М., Дудна Дж.А., О'Доннелл М. (2015). Молекулярная биология: принципы и практика (второе изд.). Нью-Йорк. ISBN 978-1-4641-2614-7 . OCLC 905380069 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
