SMC-білки

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

SMC білки є представниками великої родини АТФаз, які беруть участь у регулюванні структури та динаміки хромосом.[1][2][3] Абревіатура SMC походить від англ. Structural Maintenance of Chromosomes, тобто структурна підтримка хромосом.

Класифікація[ред. | ред. код]

Еукаріотичні SMC[ред. | ред. код]

Еукаріоти мають як мінімум шість типів SMC білків у кожному окремому організмі; вони утворюють три типи гетеродимерів, які виконують такі функції:

  • Гетеродимер SMC1 та SMC3 є основою когезину, комплексу, що відповідає за когезію сестринських хроматид.[4][5][6]
  • Гетеродимер SMC2 та SMC4 є основою конденсину, білкового комплексу, завдяки якому відбувається конденсація хроматину.[7][8]
  • Гетеродимер білків SMC5 та SMC6 бере участь у репарації ДНК та контролі проходження контрольних точок.[9]

Окрім SMC білків, кожен із згаданих вище комплексів має певну кількість регуляторних білкових субодиниць. В деяких організмах ідентифіковані варіації SMC білків. Наприклад, ссавці мають мейоз-специфічний версію SMC1, названу SMC1β.[10] Нематода Caenorhabditis elegans має спеціальну версію SMC4, яка відіграє певну роль у дозовій компенсації.[11]

Підгрупа Комплекс S. cerevisiae S. pombe C. elegans D. melanogaster Хребетні
SMC1α когезин Smc1 Psm1 SMC-1 DmSmc1 SMC1α
SMC2 Конденсин  Smc2 Cut14 MIX-1 DmSmc2 CAP-E/SMC2
SMC3 когезин Smc3 Psm3 SMC-3 DmSmc3 SMC3
SMC4 Конденсин Smc4 Cut3 SMC-4 DmSmc4 CAP-C/SMC4
SMC5 SMC5-6 Smc5 Smc5 C27A2.1 CG32438 SMC5
SMC6 SMC5-6 Smc6 Smc6/Rad18 C23H4.6, F54D5.14 CG5524 SMC6
SMC1β когезин (мейоз) - - - - SMC1β
SMC4 variant комплекс дозової компенсації - - DPY-27 - -

Прокаріотичні SMC білки[ред. | ред. код]

SMC білки є висококонсервативними від бактерій до людини. Більшість бактерій мають один SMC білок який функціонує у вигляді гомодимеру.[12] В підгрупі грам-негативних бактерій, включаючи Escherichia coli, структурно-подібний білок MukB відіграє аналогічну роль.[13]

Молекулярна структура[ред. | ред. код]

Структура димеру SMC білків

Первинна структура[ред. | ред. код]

SMC білки мають довжину 1000—1500 амінокислотних залишків. Вони мають модульну структуру і складаються з наступних субодиниць:

  1. Walker A АТФ-звязуючий мотив
  2. біспіральна область I (coiled-coil region I)
  3. шарнірна ділянка (hinge region)
  4. біспіральна область ІІ (coiled-coil region II)
  5. Walker B АТФ-звязуючий мотив

Вторинна і третинна структура[ред. | ред. код]

SMC димер утворює V-подібну структуру із двома довгими біспіральними плечами.[14][15] На кінці молекули, N-термінальний та C-термінальний фрагменти разом утворюють АТФ-звязуючий домен. Інший кінець молекули називається «шарнірною ділянкою». Два окремі SMC білка димеризуються своїми шарнірними ділянками, в результаті чого і утворюється V-подібний димер.[16][17] Довжина кожного біспірального плеча ~50 нм. Такі довгі «антипаралельні» двоспіральні структури є унікальними, і знайдені тільки в SMC білках (та їх гомологах таких як Rad50). АТФ-звязуючий домен SMC білків є структурно подібний до аналогічного домену ABC транспортерів, великої родини трансмембранних білків які спеціалізуються на транспорті низькомолекулярних сполук через мембрани.

Гени[ред. | ред. код]

SMC білки у людини кодуються наступними генами:

Див. також[ред. | ред. код]

Посилання[ред. | ред. код]

  1. Losada A, Hirano T (2005). Dynamic molecular linkers of the genome: the first decade of SMC proteins. Genes Dev 19 (11). с. 1269–1287. PMID 15937217. doi:10.1101/gad.1320505. 
  2. Nasmyth K, Haering CH. (2005). The structure and function of SMC and kleisin complexes.. Annu. Rev. Biochem. 74. с. 595–648. PMID 15952899. doi:10.1146/annurev.biochem.74.082803.133219. 
  3. Huang CE, Milutinovich M, Koshland D (2005). Rings, bracelet or snaps: fashionable alternatives for Smc complexes. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 360 (1455). с. 537–42. PMC 1569475. PMID 15897179. doi:10.1098/rstb.2004.1609. 
  4. Michaelis C, Ciosk R, Nasmyth K. (1997). Cohesins: chromosomal proteins that prevent premature separation of sister chromatids. Cell 91 (1). с. 35–45. PMID 9335333. doi:10.1016/S0092-8674(01)80007-6. 
  5. Guacci V, Koshland D, Strunnikov A. (1998). A direct link between sister chromatid cohesion and chromosome condensation revealed through the analysis of MCD1 in S. cerevisiae. Cell 91 (1). с. 47–57. PMC 2670185. PMID 9335334. doi:10.1016/S0092-8674(01)80008-8. 
  6. Losada A, Hirano M, Hirano T. (1998). Identification of Xenopus SMC protein complexes required for sister chromatid cohesion. Genes Dev. 12 (13). с. 1986–1997. PMID 9649503. doi:10.1101/gad.12.13.1986. 
  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. Cell 89 (4). с. 511–21. PMID 9160743. doi:10.1016/S0092-8674(00)80233-0. 
  8. Ono T, Losada A, Hirano M, Myers MP, Neuwald AF, Hirano T. (2003). Differential contributions of condensin I and condensin II to mitotic chromosome architecture in vertebrate cells. Cell 115 (1). с. 109–21. PMID 14532007. doi:10.1016/S0092-8674(03)00724-4. 
  9. Fousteri MI, Lehmann AR. (2000). A novel SMC protein complex in Schizosaccharomyces pombe contains the Rad18 DNA repair protein. EMBO J. 19 (7). с. 1691–1702. PMID 10747036. doi:10.1093/emboj/19.7.1691. 
  10. Revenkova E, Eijpe M, Heyting C, Gross B, Jessberger R. (2001). Novel meiosis-specific isoform of mammalian SMC1. Mol. Cell. Biol. 21 (20). с. 6984–6998. PMC 99874. PMID 11564881. doi:10.1128/MCB.21.20.6984-6998.2001. 
  11. Chuang PT, Albertson DG, Meyer BJ. (1994). DPY-27:a chromosome condensation protein homolog that regulates C. elegans dosage compensation through association with the X chromosome. Cell 79 (3). с. 459–474. PMID 7954812. doi:10.1016/0092-8674(94)90255-0. 
  12. Britton RA, Lin DC, Grossman AD. (1998). Characterization of a prokaryotic SMC protein involved in chromosome partitioning.. Genes Dev. 12 (9). с. 1254–1259. PMID 9573042. doi:10.1101/gad.12.9.1254. 
  13. Niki H, Jaffé A, Imamura R, Ogura T, Hiraga S. (1991). The new gene mukB codes for a 177 kd protein with coiled-coil domains involved in chromosome partitioning of E. coli.. EMBO J. 10 (1). с. 183–193. PMID 1989883. 
  14. Melby TE, Ciampaglio CN, Briscoe G, Erickson HP. (1998). The symmetrical structure of structural maintenance of chromosomes (SMC) and MukB proteins: long, antiparallel coiled coils, folded at a flexible hinge.. J. Cell Biol. 142 (6). с. 1595–1604. PMID 9744887. doi:10.1083/jcb.142.6.1595. 
  15. Anderson DE, Losada A, Erickson HP, Hirano T. (2002). Condensin and cohesin display different arm conformations with characteristic hinge angles.. J. Cell Biol. 156 (6). с. 419–424. PMID 11815634. doi:10.1083/jcb.200111002. 
  16. Haering CH, Löwe J, Hochwagen A, Nasmyth K. (2002). Molecular architecture of SMC proteins and the yeast cohesin complex.. Mol. Cell 9 (4). с. 773–788. PMID 11983169. doi:10.1016/S1097-2765(02)00515-4. 
  17. Hirano M, Hirano T. (2002). Hinge-mediated dimerization of SMC protein is essential for its dynamic interaction with DNA.. EMBO J. 21 (21). с. 5733–5744. PMID 12411491. doi:10.1093/emboj/cdf575.