SMC-белки

SMC-белки (сокр. от англ. Structural Maintenance of Chromosomes — структурная поддержка хромосом) — представляют собой большое семейство АТФаз, которые участвуют в регулировании организации структурного порядка хромосом и их динамики[1][2][3].

Классификация

SMC-белки встречаются как у прокариотических, так и у эукариотических организмов.

Прокариотические SMC-белки

SMC-белки являются высококонсервативными от бактерий до человека. Большинство бактерий имеют один SMC-белок, который функционирует в виде гомодимера[4]. В подгруппе грамотрицательных бактерий, включая Escherichia coli, структурно-подобный белок MukB играет аналогичную роль[5].

Эукариотические SMC-белки

Эукариоты имеют как минимум шесть типов SMC-белков, в каждом отдельном организме они образуют три типа гетеродимера, которые выполняют следующие функции:

Гетеродимеры SMC1 и SMC3 являются основой когезина, комплекса, который отвечает за когезию сестринских хроматид[6][7][8].
Гетеродимеры SMC2 и SMC4 являются основой конденсина, белкового комплекса, благодаря которому происходит конденсация хроматина[9][10].
Гетеродимеры белков SMC5 и SMC6 участвуют в репарации ДНК, а также осуществляют контроль за прохождением контрольных точек[11].

Помимо SMC-белков, каждый из упомянутых выше комплексов имеет определённое количество регуляторных белковых субъединиц. В некоторых организмах идентифицированы вариации SMC-белков. Например, млекопитающие имеют мейоз-специфическую версию SMC1, названную SMC1β[12]. Нематода Caenorhabditis elegans имеет специфическую версию SMC4, которая играет определённую роль в дозовой компенсации[13].

В таблице представлены подгруппы и вариативные SMC-белковые комплексы у различных эукариотических организмов.

Подгруппа	Комплекс	S. cerevisiae	S. pombe	C. elegans	D. melanogaster	Позвоночные
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 дозовой компенсации	-	-	DPY-27	-	-

Молекулярная структура

Изменение структуры SMC-белка в процессе фолдинга и образование димера (процесс димеризации).

Первичная структура

SMC-белки являются довольно крупными полипептидами и содержат от 1000 до 1500 аминокислотных остатков. Два канонических нуклеотид-связывающих мотива (АТФ-связывающие), известных как Walker A и Walker B мотивы, располагаются отдельно в N-терминальном и С-терминальном доменах, соответственно. Они имеют модульную структуру и состоят из следующих субъединиц:

Walker A АТФ-связывающий мотив
двуспиральная область I (coiled-coil region I)
шарнирный участок (hinge region)
двуспиральная область II (coiled-coil region II)
Walker B АТФ-связывающий мотив.

Вторичная и третичная структура

SMC димер образует V-образную структуру с двумя длинными двуспиральными плечами[14][15]. На концах молекулы белка, N-терминальный и C-терминальный фрагменты вместе образуют АТФ-связывающий домен. Другой конец молекулы называется «шарнирным участком». Два отдельных SMC-белка димеризуются своими шарнирными участками, в результате чего и образуется V-образный димер[16][17]. Длина каждого двуспирального плеча ~ 50 нм. Такие длинные «антипараллельные» двуспиральные структуры являются уникальными, и найдены только в SMC-белках (а также и их гомологов как Rad50). АТФ-связывающий домен SMC-белков структурно подобен аналогичному домену ABC-транспортёров, большой семьи трансмембранных белков, специализирующихся на перемещении низкомолекулярных соединений через мембраны.

Гены, кодирующие белки

SMC-белки у человека кодируются следующими генами:

SMC1A
SMC1B
SMC2
SMC3
SMC4
SMC5
SMC6

См. также

Примечания

Losada A., Hirano T. Dynamic molecular linkers of the genome: the first decade of SMC proteins (англ.) // Genes Dev : journal. — 2005. — Vol. 19, no. 11. — P. 1269—1287. — doi:10.1101/gad.1320505. — PMID 15937217.
Nasmyth K., Haering C.H. The structure and function of SMC and kleisin complexes. (англ.) // Annu. Rev. Biochem. : journal. — 2005. — Vol. 74. — P. 595—648. — doi:10.1146/annurev.biochem.74.082803.133219. — PMID 15952899.
Huang C.E., Milutinovich M., Koshland D. Rings, bracelet or snaps: fashionable alternatives for Smc complexes (англ.) // Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci : journal. — 2005. — Vol. 360, no. 1455. — P. 537—542. — doi:10.1098/rstb.2004.1609. — PMID 15897179.
Britton RA, Lin DC, Grossman AD.. Characterization of a prokaryotic SMC protein involved in chromosome partitioning., С. 1254–1259.
Niki H., Jaffé A., Imamura R., Ogura T., Hiraga S. The new gene mukB codes for a 177 kd protein with coiled-coil domains involved in chromosome partitioning of E. coli (англ.) // EMBO J. : journal. — 1991. — Vol. 10, no. 1. — P. 183—193. — PMID 1989883.
Michaelis C, Ciosk R, Nasmyth K.. Cohesins: chromosomal proteins that prevent premature separation of sister chromatids, С. 35–45.
Guacci V, Koshland D, Strunnikov A.. A direct link between sister chromatid cohesion and chromosome condensation revealed through the analysis of MCD1 in S. cerevisiae, С. 47–57.
Losada A, Hirano M, Hirano T.. Identification of Xenopus SMC protein complexes required for sister chromatid cohesion, С. 1986–1997.
Hirano T, Kobayashi R, Hirano M.. Condensins, chromosome condensation complex containing XCAP-C, XCAP-E and a Xenopus homolog of the Drosophila Barren protein, С. 511–21.
Ono T, Losada A, Hirano M, Myers MP, Neuwald AF, Hirano T.. Differential contributions of condensin I and condensin II to mitotic chromosome architecture in vertebrate cells, С. 109–21.
Fousteri MI, Lehmann AR.. A novel SMC protein complex in Schizosaccharomyces pombe contains the Rad18 DNA repair protein, С. 1691–1702.
Revenkova E, Eijpe M, Heyting C, Gross B, Jessberger R.. Novel meiosis-specific isoform of mammalian SMC1, С. 6984–6998.
Chuang PT, Albertson DG, Meyer BJ.. DPY-27:a chromosome condensation protein homolog that regulates C. elegans dosage compensation through association with the X chromosome, С. 459–474.
Melby TE, Ciampaglio CN, Briscoe G, Erickson HP.. The symmetrical structure of structural maintenance of chromosomes (SMC) and MukB proteins: long, antiparallel coiled coils, folded at a flexible hinge., С. 1595–1604.
Anderson DE, Losada A, Erickson HP, Hirano T.. Condensin and cohesin display different arm conformations with characteristic hinge angles., С. 419–424.
Haering CH, Löwe J, Hochwagen A, Nasmyth K.. Molecular architecture of SMC proteins and the yeast cohesin complex., С. 773–788.
Hirano M, Hirano T.. Hinge-mediated dimerization of SMC protein is essential for its dynamic interaction with DNA., С. 5733–5744.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[Hirano_2002-1] Losada A., Hirano T. Dynamic molecular linkers of the genome: the first decade of SMC proteins (англ.) // Genes Dev : journal. — 2005. — Vol. 19, no. 11. — P. 1269—1287. — doi:10.1101/gad.1320505. — PMID 15937217.

[pmid15952899-2] Nasmyth K., Haering C.H. The structure and function of SMC and kleisin complexes. (англ.) // Annu. Rev. Biochem. : journal. — 2005. — Vol. 74. — P. 595—648. — doi:10.1146/annurev.biochem.74.082803.133219. — PMID 15952899.

[Huang_2005-3] Huang C.E., Milutinovich M., Koshland D. Rings, bracelet or snaps: fashionable alternatives for Smc complexes (англ.) // Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci : journal. — 2005. — Vol. 360, no. 1455. — P. 537—542. — doi:10.1098/rstb.2004.1609. — PMID 15897179.

[pmid9573042-4] Britton RA, Lin DC, Grossman AD.. Characterization of a prokaryotic SMC protein involved in chromosome partitioning., С. 1254–1259.

[pmid1989883-5] Niki H., Jaffé A., Imamura R., Ogura T., Hiraga S. The new gene mukB codes for a 177 kd protein with coiled-coil domains involved in chromosome partitioning of E. coli (англ.) // EMBO J. : journal. — 1991. — Vol. 10, no. 1. — P. 183—193. — PMID 1989883.

[pmid9335333-6] Michaelis C, Ciosk R, Nasmyth K.. Cohesins: chromosomal proteins that prevent premature separation of sister chromatids, С. 35–45.

[pmid9335334-7] Guacci V, Koshland D, Strunnikov A.. A direct link between sister chromatid cohesion and chromosome condensation revealed through the analysis of MCD1 in S. cerevisiae, С. 47–57.

[pmid9649503-8] Losada A, Hirano M, Hirano T.. Identification of Xenopus SMC protein complexes required for sister chromatid cohesion, С. 1986–1997.

[pmid9160743-9] Hirano T, Kobayashi R, Hirano M.. Condensins, chromosome condensation complex containing XCAP-C, XCAP-E and a Xenopus homolog of the Drosophila Barren protein, С. 511–21.

[pmid14532007-10] Ono T, Losada A, Hirano M, Myers MP, Neuwald AF, Hirano T.. Differential contributions of condensin I and condensin II to mitotic chromosome architecture in vertebrate cells, С. 109–21.

[pmid10747036-11] Fousteri MI, Lehmann AR.. A novel SMC protein complex in Schizosaccharomyces pombe contains the Rad18 DNA repair protein, С. 1691–1702.

[pmid11564881-12] Revenkova E, Eijpe M, Heyting C, Gross B, Jessberger R.. Novel meiosis-specific isoform of mammalian SMC1, С. 6984–6998.

[pmid7954812-13] Chuang PT, Albertson DG, Meyer BJ.. DPY-27:a chromosome condensation protein homolog that regulates C. elegans dosage compensation through association with the X chromosome, С. 459–474.

[pmid9744887-14] Melby TE, Ciampaglio CN, Briscoe G, Erickson HP.. The symmetrical structure of structural maintenance of chromosomes (SMC) and MukB proteins: long, antiparallel coiled coils, folded at a flexible hinge., С. 1595–1604.

[pmid11815634-15] Anderson DE, Losada A, Erickson HP, Hirano T.. Condensin and cohesin display different arm conformations with characteristic hinge angles., С. 419–424.

[pmid11983169-16] Haering CH, Löwe J, Hochwagen A, Nasmyth K.. Molecular architecture of SMC proteins and the yeast cohesin complex., С. 773–788.

[pmid12411491-17] Hirano M, Hirano T.. Hinge-mediated dimerization of SMC protein is essential for its dynamic interaction with DNA., С. 5733–5744.