SMC-білки

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

Еукаріотичні SMC

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

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

Структура димеру SMC білків

Первинна структура

Див. також: Первинна структура

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

Див. також: Вторинна структура та Третинна структура білків

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

SMC білки у людини кодуються наступними генами:

Див. також

Посилання

  1. ↑ Losada A, Hirano T (2005). Dynamic molecular linkers of the genome: the first decade of SMC proteins. Genes Dev. Т. 19, № 11. с. 1269—1287. doi:10.1101/gad.1320505. PMID 15937217. 
  2. ↑ Nasmyth K, Haering CH. (2005). The structure and function of SMC and kleisin complexes. Annu. Rev. Biochem. Т. 74. с. 595—648. doi:10.1146/annurev.biochem.74.082803.133219. PMID 15952899. 
  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. Т. 360, № 1455. с. 537—42. doi:10.1098/rstb.2004.1609. PMC 1569475. PMID 15897179. 
  4. ↑ Michaelis C, Ciosk R, Nasmyth K. (1997). Cohesins: chromosomal proteins that prevent premature separation of sister chromatids. Cell. Т. 91, № 1. с. 35—45. doi:10.1016/S0092-8674(01)80007-6. PMID 9335333. 
  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. Т. 91, № 1. с. 47—57. doi:10.1016/S0092-8674(01)80008-8. PMC 2670185. PMID 9335334. 
  6. ↑ Losada A, Hirano M, Hirano T. (1998). Identification of Xenopus SMC protein complexes required for sister chromatid cohesion. Genes Dev. Т. 12, № 13. с. 1986—1997. doi:10.1101/gad.12.13.1986. 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. Cell. Т. 89, № 4. с. 511—21. doi:10.1016/S0092-8674(00)80233-0. PMID 9160743. 
  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. Т. 115, № 1. с. 109—21. doi:10.1016/S0092-8674(03)00724-4. PMID 14532007. 
  9. ↑ Fousteri MI, Lehmann AR. (2000). A novel SMC protein complex in Schizosaccharomyces pombe contains the Rad18 DNA repair protein. EMBO J. Т. 19, № 7. с. 1691—1702. doi:10.1093/emboj/19.7.1691. PMID 10747036. 
  10. ↑ Revenkova E, Eijpe M, Heyting C, Gross B, Jessberger R. (2001). Novel meiosis-specific isoform of mammalian SMC1. Mol. Cell. Biol. Т. 21, № 20. с. 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:a chromosome condensation protein homolog that regulates C. elegans dosage compensation through association with the X chromosome. Cell. Т. 79, № 3. с. 459—474. doi:10.1016/0092-8674(94)90255-0. PMID 7954812. 
  12. ↑ Britton RA, Lin DC, Grossman AD. (1998). Characterization of a prokaryotic SMC protein involved in chromosome partitioning. Genes Dev. Т. 12, № 9. с. 1254—1259. doi:10.1101/gad.12.9.1254. PMID 9573042. 
  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. Т. 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. Т. 142, № 6. с. 1595—1604. doi:10.1083/jcb.142.6.1595. PMID 9744887. 
  15. ↑ Anderson DE, Losada A, Erickson HP, Hirano T. (2002). Condensin and cohesin display different arm conformations with characteristic hinge angles. J. Cell Biol. Т. 156, № 6. с. 419—424. doi:10.1083/jcb.200111002. PMID 11815634. 
  16. ↑ Haering CH, Löwe J, Hochwagen A, Nasmyth K. (2002). Molecular architecture of SMC proteins and the yeast cohesin complex. Mol. Cell. Т. 9, № 4. с. 773—788. doi:10.1016/S1097-2765(02)00515-4. PMID 11983169. 
  17. ↑ Hirano M, Hirano T. (2002). Hinge-mediated dimerization of SMC protein is essential for its dynamic interaction with DNA. EMBO J. Т. 21, № 21. с. 5733—5744. doi:10.1093/emboj/cdf575. PMID 12411491.