SMC protein - SMC protein

Modely struktury SMC a kohezinu

SMC proteiny představují velkou rodinu ATPázy které se účastní mnoha aspektů organizace a dynamiky chromozomů vyššího řádu.[1][2][3] SMC znamená Strukturální údržba chromozomů.

Klasifikace

Eukaryotické SMC

Eukaryota mají v jednotlivých organismech nejméně šest proteinů SMC a tvoří tři odlišné heterodimery se specializovanými funkcemi:

  • Dvojice SMC1 a SMC3 tvoří základní podjednotky kohesin komplexy zapojené do soudržnost sesterských chromatid.[4][5][6]
  • Stejně tak dvojice SMC2 a SMC4 funguje jako jádro kondenzin komplexy zapojené do kondenzace chromozomů.[7][8]
  • Dimer složený z SMC5 a SMC6 funguje jako součást dosud nepojmenovaného komplexu implikovaného v Oprava DNA a odpovědi kontrolních bodů.[9]

Každý komplex obsahuje odlišnou sadu regulačních podjednotek jiných než SMC. Některé organismy mají varianty proteinů SMC. Například savci mají a redukční dělení buněk specifická varianta SMC1, známá jako SMC1β.[10] Hlístice Caenorhabditis elegans má variantu SMC4, která má specializovanou roli v kompenzace dávky.[11]

podčeleďkomplexS. cerevisiaeS. pombeC. elegansD. melanogasterobratlovců
SMC1αkohesinSMC1Psm1SMC-1DmSmc1SMC1α
SMC2kondenzinSMC2Střih14MIX-1DmSmc2CAP-E / SMC2
SMC3kohesinSMC3Psm3SMC-3DmSmc3SMC3
SMC4kondenzinSMC4Cut3SMC-4DmSmc4CAP-C / SMC4
SMC5SMC5-6SMC5SMC5C27A2.1CG32438SMC5
SMC6SMC5-6SMC6Smc6 / Rad18C23H4,6, F54D5,14CG5524SMC6
SMC1βkohesin (meiotický)----SMC1β
Varianta SMC4komplex kompenzace dávky--DPY-27--

Prokaryotické SMC

SMC proteiny jsou konzervovány z bakterií na člověka. Většina bakterií má u jednotlivých druhů jediný protein SMC, který tvoří homodimer.[12] V podtřídě Gramnegativní bakterie včetně Escherichia coli, vzdáleně příbuzný protein známý jako MukB hraje rovnocennou roli.[13]

Molekulární struktura

Struktura SMC dimeru

Primární struktura

SMC proteiny jsou dlouhé 1 000 - 1 500 aminokyselin. Mají modulární strukturu, která se skládá z následujících domén:

  1. Walker A. ATP-vazebný motiv
  2. svinutá cívka oblast I
  3. závěsná oblast
  4. oblast coiled-coil II
  5. Walker B. Motiv vázání ATP; podpisový motiv

Sekundární a terciární struktura

Dimery SMC tvoří molekulu ve tvaru V se dvěma dlouhými svinutá cívka zbraně.[14][15] Aby se vytvořila tak jedinečná struktura, protomer SMC se sám složí přes antiparalelní svinutá cívka interakce, tvořící molekulu ve tvaru tyče. Na jednom konci molekuly N-terminální a C-terminální domény společně tvoří ATP -vázací doména. Druhý konec se nazývá pantová doména. Dva protomery pak dimerizují prostřednictvím svých pantových domén a sestavují dimer ve tvaru písmene V.[16][17] Délka ramen stočené cívky je dlouhá ~ 50 nm. Takové dlouhé „antiparalelní“ cívky jsou velmi vzácné a vyskytují se pouze mezi proteiny SMC (a jeho příbuznými, jako je Rad50). Doména vázající ATP proteinů SMC strukturně souvisí s doménou Přepravníky ABC, velká rodina transmembránových proteinů, které aktivně transportují malé molekuly přes buněčné membrány. Předpokládá se, že cyklus ATP vazby a hydrolýza moduluje cyklus uzavírání a otevírání molekuly ve tvaru písmene V, ale zbývá ještě určit podrobný mechanismus působení proteinů SMC.

Geny

Následující lidské geny kódují proteiny SMC:

Viz také

Reference

  1. ^ Losada A, Hirano T (2005). „Dynamické molekulární linkery genomu: první desetiletí proteinů SMC“. Genes Dev. 19 (11): 1269–1287. doi:10.1101 / gad.1320505. PMID  15937217.
  2. ^ Nasmyth K, Haering CH (2005). "Struktura a funkce komplexů SMC a kleisinu". Annu. Biochem. 74: 595–648. doi:10,1146 / annurev.biochem.74.082803.133219. PMID  15952899.
  3. ^ Huang CE, Milutinovich M, Koshland D (2005). „Prsteny, náramky nebo patentky: módní alternativy pro komplexy SMC“. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 360 (1455): 537–42. doi:10.1098 / rstb.2004.1609. PMC  1569475. PMID  15897179.
  4. ^ Michaelis C, Ciosk R, Nasmyth K (1997). "Cohesins: chromozomální proteiny, které zabraňují předčasnému oddělení sesterských chromatid". Buňka. 91 (1): 35–45. doi:10.1016 / S0092-8674 (01) 80007-6. PMID  9335333.
  5. ^ Guacci V, Koshland D, Strunnikov A (1998). „Přímá souvislost mezi soudržností sesterských chromatid a kondenzací chromozomů odhalená analýzou MCD1 u S. cerevisiae“. Buňka. 91 (1): 47–57. doi:10.1016 / S0092-8674 (01) 80008-8. PMC  2670185. PMID  9335334.
  6. ^ Losada A, Hirano M, Hirano T (1998). „Identifikace proteinových komplexů Xenopus SMC potřebná pro soudržnost sesterských chromatid“. Genes Dev. 12 (13): 1986–1997. doi:10.1101 / gad.12.13.1986. PMC  316973. PMID  9649503.
  7. ^ Hirano T, Kobayashi R, Hirano M (1997). „Condensins, chromosome condensation complex containing XCAP-C, XCAP-E and a Xenopus homolog of the Drosophila Barren protein“. Buňka. 89 (4): 511–21. doi:10.1016 / S0092-8674 (00) 80233-0. PMID  9160743.
  8. ^ Ono T, Losada A, Hirano M, MP Myers, Neuwald AF, Hirano T (2003). „Diferenciální příspěvky kondenzinu I a kondenzinu II k architektuře mitotických chromozomů v buňkách obratlovců“. Buňka. 115 (1): 109–21. doi:10.1016 / S0092-8674 (03) 00724-4. PMID  14532007.
  9. ^ Fousteri MI, Lehmann AR (2000). „Nový SMC proteinový komplex v Schizosaccharomyces pombe obsahuje opravný protein DNA Rad18“. EMBO J.. 19 (7): 1691–1702. doi:10.1093 / emboj / 19.7.1691. PMC  310237. PMID  10747036.
  10. ^ Revenkova E, Eijpe M, Heyting C, Gross B, Jessberger R (2001). "Nová meformická specifická izoforma savčího SMC1". Mol. Buňka. Biol. 21 (20): 6984–6998. doi:10.1128 / MCB.21.20.6984-6998.2001. PMC  99874. PMID  11564881.
  11. ^ Chuang PT, Albertson DG, Meyer BJ (1994). „DPY-27: homolog kondenzačního proteinu chromozomu, který reguluje kompenzaci dávky C. elegans prostřednictvím asociace s chromozomem X“. Buňka. 79 (3): 459–474. doi:10.1016/0092-8674(94)90255-0. PMID  7954812.
  12. ^ Britton RA, Lin DC, Grossman AD (1998). "Charakterizace prokaryotického proteinu SMC podílejícího se na dělení chromozomů". Genes Dev. 12 (9): 1254–1259. doi:10,1101 / gad 12. 9. 1254. PMC  316777. PMID  9573042.
  13. ^ Niki H, Jaffé A, Imamura R, Ogura T, Hiraga S (1991). „Nový gen mukB kóduje protein 177 kd s doménami coiled-coil zapojenými do dělení chromozomů E. coli“. EMBO J.. 10 (1): 183–193. doi:10.1002 / j.1460-2075.1991.tb07935.x. PMC  452628. PMID  1989883.
  14. ^ Melby TE, Ciampaglio CN, Briscoe G, Erickson HP (1998). „Symetrická struktura strukturní údržby chromozomů (SMC) a proteinů MukB: dlouhé, antiparalelní stočené cívky, složené na pružném závěsu“. J. Cell Biol. 142 (6): 1595–1604. doi:10.1083 / jcb.142.6.1595. PMC  2141774. PMID  9744887.
  15. ^ Anderson DE, Losada A, Erickson HP, Hirano T (2002). „Kondenzin a kohezin vykazují různé konformace ramen s charakteristickými úhly závěsu“. J. Cell Biol. 156 (6): 419–424. doi:10.1083 / jcb.200111002. PMC  2173330. PMID  11815634.
  16. ^ Haering CH, Löwe J, Hochwagen A, Nasmyth K (2002). "Molekulární architektura SMC proteinů a kvasinkového kohezinového komplexu". Mol. Buňka. 9 (4): 773–788. doi:10.1016 / S1097-2765 (02) 00515-4. PMID  11983169.
  17. ^ Hirano M, Hirano T (2002). „Závěsem zprostředkovaná dimerizace proteinu SMC je nezbytná pro jeho dynamickou interakci s DNA“. EMBO J.. 21 (21): 5733–5744. doi:10.1093 / emboj / cdf575. PMC  131072. PMID  12411491.