АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыМатериалы БРЭСпецпроектыСтать автором
Настроить видСменить язык
О РУВИКИ
Ответ на вопрос

SMC-белки

Pause

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:

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

undefined

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:

См. также

Примечания

  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.
  2. ↑ Nasmyth K., Haering C.H. The structure and function of SMC and kleisin complexes. (англ.) // Annual Review of Biochemistry : journal. — 2005. — Vol. 74. — P. 595—648. — doi:10.1146/annurev.biochem.74.082803.133219. — PMID 15952899.
  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. — PMC 1569475.
  4. ↑ Britton RA, Lin DC, Grossman AD.. Characterization of a prokaryotic SMC protein involved in chromosome partitioning., С. 1254–1259.
  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.) // The EMBO Journal : journal. — 1991. — Vol. 10, no. 1. — P. 183—193. — PMID 1989883. — PMC 452628.
  6. ↑ Michaelis C, Ciosk R, Nasmyth K.. Cohesins: chromosomal proteins that prevent premature separation of sister chromatids, С. 35–45.
  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.
  8. ↑ Losada A, Hirano M, Hirano T.. Identification of Xenopus SMC protein complexes required for sister chromatid cohesion, С. 1986–1997.
  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.
  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.
  11. ↑ Fousteri MI, Lehmann AR.. A novel SMC protein complex in Schizosaccharomyces pombe contains the Rad18 DNA repair protein, С. 1691–1702.
  12. ↑ Revenkova E, Eijpe M, Heyting C, Gross B, Jessberger R.. Novel meiosis-specific isoform of mammalian SMC1, С. 6984–6998.
  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.
  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.
  15. ↑ Anderson DE, Losada A, Erickson HP, Hirano T.. Condensin and cohesin display different arm conformations with characteristic hinge angles., С. 419–424.
  16. ↑ Haering CH, Löwe J, Hochwagen A, Nasmyth K.. Molecular architecture of SMC proteins and the yeast cohesin complex., С. 773–788.
  17. ↑ Hirano M, Hirano T.. Hinge-mediated dimerization of SMC protein is essential for its dynamic interaction with DNA., С. 5733–5744.

Дополнительно по теме

Категории

Pause