Хромосомный каркас

В биологии хромосомный каркас – это остов, поддерживающий структуру хромосом . Он состоит из группы негистоновых белков , которые необходимы для структуры и поддержания эукариотических хромосом на протяжении всего клеточного цикла . Эти каркасные белки ответственны за конденсацию хроматина время во митоза . ^[1]

Источник

В конце 1970-х годов Ульрих К. Леммли и его коллеги обнаружили структуру остова в эукариот хромосомах после того, как они истощили гистоновые белки. Этот остов был локализован вдоль оси хромосомы и был назван «хромосомным каркасом». ^[2]^[1]

Белки каркаса

В эукариотических организмах ДНК хроматина каждой клетки организована в отдельные хромосомы , которые состоят из , смеси ДНК и множества различных групп белков . Среди них структурные белки (которые не являются гистонами ) связывают волокна хроматина вокруг себя, образуя длинную непрерывную ось или каркас, который придает хромосомам их форму. По этой причине их называют «остовом» хромосом. ^[1]

В качестве основных компонентов каркаса были идентифицированы три белковые группы: ДНК-топоизомераза IIα , конденсины и кинезин KIF4A . При удалении этих белков форма хромосомы не проявляется и волокна хроматина расплываются. ^[1]

Топоизомераза IIα

Фермент ДНК -топоизомераза IIα заметно появляется вдоль оси хромосомы как часть каркаса. ^[3] При митозе он концентрируется в центромерах и на оси плеч хромосом. Считается, что белок играет роль в распутывании ДНК, поскольку петли становятся более концентрированными вдоль оси во время конденсации хромосом. ^[4] Удаление этого белка приводит к резкой потере структуры хромосом в митозе, и клеточный цикл останавливается. ^[5]

Белки семейства SMC

Конденсиновые комплексы, образующиеся в результате объединения SMC2 и SMC4 (среди других белков), отвечают за конденсацию хромосом. ^[6] Конденсин I регулирует время конденсации хромосом и необходим для изменения организации хроматина в начале митоза: от TAD к множеству петель вокруг оси хромосомы. Конденсин II управляет уплотнением петель хромосом вдоль оси. ^[4]

В частности, SMC2 (присутствующий в конденсинах I и II) обнаруживается внутри хромосомы как часть каркаса. ^[4] Когда SMC2 ингибируется, структура митотической хромосомы испытывает серьезные дефекты. ^[7]

РЫБА4

KIF4A , хромокинезин , участвует в формировании хромосом во время митоза . Он связывается с конденсином I через субъединицу CAP-G . Известно, что KIF4A регулирует поведение конденсина I, поскольку в отсутствие KIF4A ось хромосомы не обогащается конденсином I. ^[8]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Пунперм Р., Таката Х., Хамано Т. и др. (2015). «Хромосомный каркас представляет собой двухцепочечную сборку каркасных белков» . Научные отчеты . 5 : 11916. Бибкод : 2015NatSR...511916P . дои : 10.1038/srep11916 . ПМЦ 4487240 . ПМИД 26132639 .
^ Полсон-младший, Леммли, Великобритания (ноябрь 1977 г.). «Структура метафазных хромосом, обедненных гистонами». Клетка . 12 (3): 817–828. дои : 10.1016/0092-8674(77)90280-X . ПМИД 922894 . S2CID 40355379 .
^ Эрншоу У.К., Халлиган Б., Кук К.А., Хек М.М., Лю Л.Ф. (май 1985 г.). «Топоизомераза II является структурным компонентом каркасов митотических хромосом» . Журнал клеточной биологии . 100 (5): 1706–1715. дои : 10.1083/jcb.100.5.1706 . ПМК 2113886 . ПМИД 2985625 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Поллард Т.Д., Эрншоу В.К., Липпинкотт-Шварц Дж., Джонсон Г.Т. (2017). Клеточная биология (3-е изд.). Филадельфия: Эльзевир. ISBN 978-0-323-34126-4 .
^ Нильсен К.Ф., Чжан Т., Баришич М., Хадсон Д.Ф. (май 2020 г.). «Топоизомераза IIα необходима для поддержания структуры митотической хромосомы» . Труды Национальной академии наук . 117 (22): 12131–12142. Бибкод : 2020PNAS..11712131N . дои : 10.1073/pnas.2001760117 . ПМЦ 7275761 . ПМИД 32414923 .
^ Джеппссон К., Канно Т., Ширахиге К., Шегрен К. (сентябрь 2014 г.). «Поддержание структуры хромосом: расположение и функционирование комплексов ГМК». Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 15 (9): 601–614. дои : 10.1038/nrm3857 . ПМИД 25145851 . S2CID 23908801 .
^ Оно Т., Лосада А., Хирано М., Майерс М.П., Нойвальд А.Ф., Хирано Т. (октябрь 2003 г.). «Дифференциальный вклад конденсина I и конденсина II в архитектуру митотических хромосом в клетках позвоночных» . Клетка . 115 (1): 109–121. дои : 10.1016/s0092-8674(03)00724-4 . ПМИД 14532007 .
^ Такахаши М., Вакаи Т., Хирота Т. (2016). «Опосредованная конденсином I сборка митотической хромосомы требует ассоциации с хромокинезином KIF4A» . Гены и развитие . 30 (17): 1931–1936. дои : 10.1101/gad.282855.116 . ПМК 5066236 . ПМИД 27633014 .

[Poonperm_et_al._2015-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Пунперм Р., Таката Х., Хамано Т. и др. (2015). «Хромосомный каркас представляет собой двухцепочечную сборку каркасных белков» . Научные отчеты . 5 : 11916. Бибкод : 2015NatSR...511916P . дои : 10.1038/srep11916 . ПМЦ 4487240 . ПМИД 26132639 .

[Paulson_&_Laemmli_1977-2] Полсон-младший, Леммли, Великобритания (ноябрь 1977 г.). «Структура метафазных хромосом, обедненных гистонами». Клетка . 12 (3): 817–828. дои : 10.1016/0092-8674(77)90280-X . ПМИД 922894 . S2CID 40355379 .

[Earnshaw_et_al._1985-3] Эрншоу У.К., Халлиган Б., Кук К.А., Хек М.М., Лю Л.Ф. (май 1985 г.). «Топоизомераза II является структурным компонентом каркасов митотических хромосом» . Журнал клеточной биологии . 100 (5): 1706–1715. дои : 10.1083/jcb.100.5.1706 . ПМК 2113886 . ПМИД 2985625 .

[Cell_Biology_3-4] Jump up to: ^а ^б ^с Поллард Т.Д., Эрншоу В.К., Липпинкотт-Шварц Дж., Джонсон Г.Т. (2017). Клеточная биология (3-е изд.). Филадельфия: Эльзевир. ISBN 978-0-323-34126-4 .

[Nielsen_et_al._2020-5] Нильсен К.Ф., Чжан Т., Баришич М., Хадсон Д.Ф. (май 2020 г.). «Топоизомераза IIα необходима для поддержания структуры митотической хромосомы» . Труды Национальной академии наук . 117 (22): 12131–12142. Бибкод : 2020PNAS..11712131N . дои : 10.1073/pnas.2001760117 . ПМЦ 7275761 . ПМИД 32414923 .

[Jeppsson_et_al._2014-6] Джеппссон К., Канно Т., Ширахиге К., Шегрен К. (сентябрь 2014 г.). «Поддержание структуры хромосом: расположение и функционирование комплексов ГМК». Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 15 (9): 601–614. дои : 10.1038/nrm3857 . ПМИД 25145851 . S2CID 23908801 .

[Ono_et_al._2003-7] Оно Т., Лосада А., Хирано М., Майерс М.П., Нойвальд А.Ф., Хирано Т. (октябрь 2003 г.). «Дифференциальный вклад конденсина I и конденсина II в архитектуру митотических хромосом в клетках позвоночных» . Клетка . 115 (1): 109–121. дои : 10.1016/s0092-8674(03)00724-4 . ПМИД 14532007 .

[Takahasi_et_al._2016-8] Такахаши М., Вакаи Т., Хирота Т. (2016). «Опосредованная конденсином I сборка митотической хромосомы требует ассоциации с хромокинезином KIF4A» . Гены и развитие . 30 (17): 1931–1936. дои : 10.1101/gad.282855.116 . ПМК 5066236 . ПМИД 27633014 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]