Конденсин

Большинство эукариотических клеток имеют два вида конденсиновых комплексов, которые называются конденсин I и конденсин II. Каждый из них состоит из пяти субъединиц^[3][4]. Конденсины I и II имеют общую пару субъединиц, SMC2 и SMC4, которые принадлежат к большому семейству хромосомных АТФаз, известному как SMC-белки (англ. Structural Maintenance of Chromosomes). Каждый из этих комплексов содержит определённый набор регуляторных субъединиц (кляйзиновую субъединицу^[5] и пару субъединиц с HEAT-повторами^[6]). У нематоды Caenorhabditis elegans есть третий конденсиновый комплекс (родственный конденсину I), который участвует в дозовой компенсации^[7]. Этот комплекс называется конденсин I^DC, и в нём субъединица SMC4 заменена на схожий белок DPY-27.

Структура и функции конденсина I неизменны от дрожжей к человеку, но у дрожжей нет конденсина II^[8][9]. По всей видимости нет никакой связи между наличием у эукариотического организма конденсина II и размером его генома. Напротив, у примитивной красной водоросли Cyanidioschyzon merolae есть конденсины I и II, хотя размер её генома мал даже по сравнению с дрожжами^[10].

У прокариот есть конденсин-подобные комплексы, которые также обеспечивают организацию и расхождение хромосом. Прокариотические конденсины можно разделить на два типа: SMC-ScpAB^[11] и MukBEF^[12]. У большинства видов эубактерий и архей присутствуют конденсины SMC-ScpAB, а у γ-протеобактерий — MukBEF.

Одиночное конденсиновое кольцо окружает два участка двухцепочечной ДНК, а затем замыкается при помощи дополнительных не SMC субъединиц. Таким образом эти белки обеспечивают конденсацию хроматина, образование петель и правильную укладку ДНК в хроматиде.

Очиненный конденсин I использует энергию АТФ, что бы создавать на ДНК положительные супервитки^[13]. Он проявляет ДНК-зависимую АТФазную активность in vitro. Димер SMC2-SMC4 способен ренатурировать комплементарную одноцепочечную ДНК^[14]. Для этой активности ему не требуется АТФ.

Димеры SMC, которые являются центральными субъединицами конденсинов, имеют уникальную V-образную форму^[15]. Такую форму удалось определить у конденсина I с помощью электронной микроскопии^[16].

В культивируемых клетках человека конденсиновые комплексы I и II неодинаково ведут себя в процессе прохождения клеточного цикла^[17][18]. В течение интерфазы конденсин II находится в ядре и принимает участие в начальных стадиях конденсации хромосом во время профазы. Конденсин I, напротив, в течение интерфазы находится в цитоплазме, попадает к хромосомам только после исчезновения ядерной оболочки в конце профазы. В течение прометафазы и метафазы, оба конденсина участвуют в конденсации хромосом, в результате которой сестринские хроматиды полностью оформляются^[4]. Оба комплекса, по-видимому, остаются связанными с хромосомами даже после расхождения сестринских хроматид в анафазе. По крайней мере, одна субъединица конденсина I напрямую взаимодействует с циклин-зависимой киназой (Cdk)^[19].

Недавние исследования показали, что конденсины участвуют в широком спектре процессов, происходящих в хромосомах вне митоза и мейоза. У почкующихся дрожжей, например, конденсин I (единственный конденсин этого организма) помогает в регуляции числа копий тандемных повторов рибосомной ДНК^[20], а также в кластеризации генов тРНК^[21]. У дрозофилы субъединицы конденсина II участвуют в растворении политенных хромосом^[22] и формировании хромосомной территории^[23] в питающих клетках. Также существуют доказательства, что они осуществляют негативную регуляцию при генетической трансвекции диплоидных клеток. У A. thaliana конденсин II необходим для формирования устойчивости растения к бору, возможно, он предотвращает повреждение ДНК^[24]. Было показано, что в клетках человека конденсин II инициирует события, связанные с расхождением сестринских хроматид в митозе, уже во время S-фазы митотического цикла^[25].

В клетках эукариот есть два дополнительных класса комплексов из SMC-белков, это когезины, которые содержат SMC1 и SMC3 и участвуют в связывании сестринских хроматид, а также комплекс SMC5/6, который содержит SMC5 и SMC6, он участвует в рекомбинационной репарации.

• MeSH condensin