Saltar ao contido

Proteína SMC

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
(Redirección desde «Mantemento estrutural dos cromosomas»)
Modelos da estrutra das SMC e cohesina.

As proteínas dos complexos SMC representan unha gran familia de ATPases que participan en moitos aspectos da dinámica e organización de alta orde dos cromosomas.[1][2][3] SMC son as siglas en inglés de Structural Maintenance of Chromosomes (Mantemento Estrutural dos Cromosomas).

Clasificación

[editar | editar a fonte]

SMCs eucariotas

[editar | editar a fonte]

Os eucariotas teñen polo menos seis proteínas SMC en cada organismo, as cales forman tres heterodímeros distintos con funcións especializadas, que son:

  • Un par formado por SMC1 e SMC3 constitúe as subunidades centrais dos complexos de cohesina implicados na cohesión entre cromátidas irmás.[4][5][6] A SMC1 e a SMC3 tamén teñen funcións na reparación das roturas de dobre febra do ADN no proceso da recombinación homóloga.[7]
  • Igualmente, o par formado por SMC2 e SMC4 actúa como parte central dos complexos de condensina que interveñen na condensación da cromatina.[8][9] SMC2 e SMC4 teñen tamén a función de reparar o ADN. A condensina I xoga un papel na reparación de roturas de febra simple pero non nas de dobre febra. O oposto é certo para a condensina II, que xoga un papel na recombinación homóloga.[7]
  • Un dímero composto por SMC5 e SMC6 funciona como parte dun complexo ao que aínda non se lle deu nome implicado na reparación do ADN e nas respostas aos puntos de control (checkpoints).[10]

Cada complexo contén un conxunto diferente de subunidades regulatorias que non son SMC. Algúns organismos teñen variantes das proteínas SMC. Por exemplo, os mamíferos teñen unha variante específica da meiose de SMC1, chamada SMC1β.[11] O nematodo Caenorhabditis elegans ten unha variante de SMC4 que ten un papel especializado na compensación de dose dos cromosomas sexuais.[12]

A seguinte táboa mostra os nomes das proteínas SMC de varios organismos modelo e vertebrados:[13]

Subfamilia Complexo S. cerevisiae S. pombe C. elegans D. melanogaster Vertebrados
SMC1α Cohesina Smc1 Psm1 SMC-1 DmSmc1 SMC1α
SMC2 Condensina Smc2 Cut14 MIX-1 DmSmc2 CAP-E/SMC2
SMC3 Cohesina Smc3 Psm3 SMC-3 DmSmc3 SMC3
SMC4 Condensina 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 Cohesina (meiótica) - - - - SMC1β
SMC4 variante Complexo de compensción de dose - - DPY-27 - -

SMCs procariotas

[editar | editar a fonte]

As proteinas SMC están conservadas desde as bacterias aos humanos.[14][15] A maioría das bacterias teñen unha soa proteína SMC en cada especie determinada, que forma un homodímero.[16][17] Recentemente, sábese que as proteínas SMC axudan ao ADN das células fillas na orixe de replicación a garantir unha correcta segregación. Nunha subclase de bacterias gramnegativas, como Escherichia coli, unha proteína relacionada distantemente chamada MukB exerce un papel equivalente.[18]

Estrutura molecular

[editar | editar a fonte]
Estrutura dun dímero de SMC

Estrutura primaria

[editar | editar a fonte]

As proteínas SMC teñen unha lonxitude de 1.000-1.500 aminoácidos. Teñen unha estrutura modular que está composta polos seguintes dominios:

  1. Motivo de unión ao ATP Walker A
  2. Rexión I superenrolada
  3. Rexión bisagra
  4. Rexión II superenrolada
  5. Motivo de unión ao ATP Walker B; motivo sinatura

Estrutura secundaria e terciaria

[editar | editar a fonte]

Os dímeros SMC forman unha molécula con forma de V con dous brazos superenrolados.[19][20] Para orixinar esta estrutura tan única, un protómero SMC sofre un autopregamento por interaccións superenroladas antiparalelas, formando unha molécula con forma de barra. A un extremo da molécula, os dominios N-terminal e C-terminal forman un dominio de unión ao ATP. O outro extremo denomínase dominio bisagra. Despois, dous protómeros dimerízanse polos seus dominios bisagra e ensámblanse dando o dímero con forma de V.[21][22] A lonxitude dos brazos superenrolados é de ~50 nm. Este tipo de superenrolamentos "antiparalelos" son moi raros e atópanse só entre proteínas SMC (e en moléculas relacionadas con elas como Rad50). O dominio de unión ao ATP das proteínas SMC está relacionado estruturalmente co dos transportadores ABC, unha gan familia de proteínas transmembrana que transportan activamente pequenas moléculas a través das membranas celulares. Pénsase que o ciclo de unión ao ATP e a hidrólise modula o ciclo de peche e apertura da molécula con forma de V. No entanto, o mecanismo de acción detallado das proteínas SMC aínda está por determinar.

Agregación de SMCs

[editar | editar a fonte]

As proteínas SMC teñen o potencial de formar estruturas con forma de anel máis grandes. A capacidade para crear diferentes arranxos arquitecturais permite que teñan varias regulacións de función. Algunhas das posibles configuracións son os dobres aneis, os filamentos e as rosetas. Os dobres aneis son 4 proteínas SMC unidas polas cabezas e bisagra, formando un anel. Os filamentos son cadeas de SMCs alternantes. As rosetas son estruturas parecidas a rosas con segmentos terminais na rexión interna e unha bisagra na rexión externa.[23]

Xenes

[editar | editar a fonte]

Os seguintes xenes humanos codifican proteínas SMC:

Notas

[editar | editar a fonte]
  1. ↑ Losada A, Hirano T (2005). "Dynamic molecular linkers of the genome: the first decade of SMC proteins". Genes Dev 19 (11): 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: 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): 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): 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): 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): 1986–1997. PMC 316973. PMID 9649503. doi:10.1101/gad.12.13.1986. 
  7. ↑ 7,0 7,1 Wu N, Yu H (febreiro de 2012). "The Smc complexes in DNA damage response". Cell & Bioscience 2 (1): 5. PMC 3329402. PMID 22369641. doi:10.1186/2045-3701-2-5. 
  8. ↑ 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): 511–21. PMID 9160743. doi:10.1016/S0092-8674(00)80233-0. 
  9. ↑ 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): 109–21. PMID 14532007. doi:10.1016/S0092-8674(03)00724-4. 
  10. ↑ Fousteri MI, Lehmann AR (2000). "A novel SMC protein complex in Schizosaccharomyces pombe contains the Rad18 DNA repair protein". EMBO J. 19 (7): 1691–1702. PMC 310237. PMID 10747036. doi:10.1093/emboj/19.7.1691. 
  11. ↑ Revenkova E, Eijpe M, Heyting C, Gross B, Jessberger R (2001). "Novel meiosis-specific isoform of mammalian SMC1". Mol. Cell. Biol. 21 (20): 6984–6998. PMC 99874. PMID 11564881. doi:10.1128/MCB.21.20.6984-6998.2001. 
  12. ↑ 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): 459–474. PMID 7954812. doi:10.1016/0092-8674(94)90255-0. 
  13. ↑ Schleiffer, Alexander; Kaitna, Susanne; Maurer-Stroh, Sebastian; Glotzer, Michael; Nasmyth, Kim; Eisenhaber, Frank (marzo de 2003). "Kleisins: A Superfamily of Bacterial and Eukaryotic SMC Protein Partners". Molecular Cell 11 (3): 571–575. ISSN 1097-2765. PMID 12667442. doi:10.1016/s1097-2765(03)00108-4. 
  14. ↑ Harvey, Susan H.; Krien, Michael J. E.; O'Connell, Matthew J. (2002). "Structural maintenance of chromosomes (SMC) proteins, a family of conserved ATPases". Genome Biology 3 (2): REVIEWS3003. ISSN 1474-760X. PMC 139016. PMID 11864377. doi:10.1186/gb-2002-3-2-reviews3003. 
  15. ↑ Palecek, Jan J.; Gruber, Stephan (1 de decembro de 2015). "Kite Proteins: a Superfamily of SMC/Kleisin Partners Conserved Across Bacteria, Archaea, and Eukaryotes". Structure 23 (12): 2183–2190. ISSN 1878-4186. PMID 26585514. doi:10.1016/j.str.2015.10.004. 
  16. ↑ Britton RA, Lin DC, Grossman AD (1998). "Characterization of a prokaryotic SMC protein involved in chromosome partitioning". Genes Dev. 12 (9): 1254–1259. PMC 316777. PMID 9573042. doi:10.1101/gad.12.9.1254. 
  17. ↑ Hirano, Tatsuya (15 de febreiro de 2002). "The ABCs of SMC proteins: two-armed ATPases for chromosome condensation, cohesion, and repair". Genes & Development 16 (4): 399–414. ISSN 0890-9369. PMID 11850403. doi:10.1101/gad.955102. 
  18. ↑ 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): 183–193. PMC 452628. PMID 1989883. doi:10.1002/j.1460-2075.1991.tb07935.x. 
  19. ↑ 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): 1595–1604. PMC 2141774. PMID 9744887. doi:10.1083/jcb.142.6.1595. 
  20. ↑ 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): 419–424. PMC 2173330. PMID 11815634. doi:10.1083/jcb.200111002. 
  21. ↑ Haering CH, Löwe J, Hochwagen A, Nasmyth K (2002). "Molecular architecture of SMC proteins and the yeast cohesin complex.". Mol. Cell 9 (4): 773–788. PMID 11983169. doi:10.1016/S1097-2765(02)00515-4. 
  22. ↑ Hirano M, Hirano T (2002). "Hinge-mediated dimerization of SMC protein is essential for its dynamic interaction with DNA". EMBO J. 21 (21): 5733–5744. PMC 131072. PMID 12411491. doi:10.1093/emboj/cdf575. 
  23. ↑ Cox MM, Doudna JA, O'Donnell M (2015). Molecular biology : principles and practice (2ª ed.). Nova York. ISBN 978-1-4641-2614-7. OCLC 905380069. 

Véxase tamén

[editar | editar a fonte]

Outros artigos

[editar | editar a fonte]
Traído desde «https://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=Proteína_SMC&oldid=6825176»