Kohezyna

Kohezyna – kompleks białkowy, którego główną funkcją jest utrzymywanie chromatyd siostrzanych razem podczas cyklu komórkowego. Pozostaje aktywna aż do anafazy, kiedy to jej usunięcie umożliwia rozdzielenie chromatyd siostrzanych. Kompleks ten zapewnia prawidłową segregację chromosomów[1]. Oprócz tego bierze również udział w rekombinacji homologicznej oraz tworzeniu pętl DNA (ang. DNA extrusion)[2]. Jest wysoce ewolucyjnie konserwatywna u wszystkich eukariontów oraz zbliżona homologicznie u bakterii[3].

Budowa

Kohezyna to białkowy „pierścień bezpieczeństwa” wokół chromatyd siostrzanych(inne języki). Składa się z podjednostek SMC1, SMC3 (które należą do rodziny białek SMC, z ang. Structural Maintenance of Chromosomes) oraz z SCC1 i SCC3 (z Sister Chromatid Cohesion)[4]. Dwie ostatnie podjednostki zostały nazwane RAD21 dla SCC1 i STAG dla SCC3 u ssaków[5].

SMC1 i SMC3 tworzą domeny głowowe zawierające motywy ATPazy, które oddziałują z odpowiednio C-końcem i N-końcem kleizyny (SCC1/RAD21), co pozwala na „zamknięcie” pierścienia kohezyny. W efekcie kompleks kohezyny tworzy zamkniętą, pierścieniowatą strukturę obejmującą nici DNA, co stanowi podstawę jej funkcji stabilizowania chromatyd siostrzanych[6].

Funkcje

Utrzymanie chromatyd siostrzanych razem (kohezja)

Kohezja polega na utrzymywaniu chromatyd siostrzanych razem od momentu replikacji DNA w fazie S aż do anafazy. Proces ten jest możliwy dzięki kompleksowi kohezyny, który tworzy pierścieniowatą strukturę otaczającą obie chromatydy[7]. Po replikacji kompleks SCC2-SCC4 umieszcza na DNA kompleks kohezyny, który obejmuje obie chromatydy siostrzane[8].

W większości chromosomu kohezyna jest usuwana już w profazie, jednak w centromerach kohezja pozostaje zachowana aż do anafazy, dzięki białku shugoshin(inne języki), które chroni kohezynę przed przedwczesnym usunięciem[7][9].

Na początku anafazy aktywowana zostaje separaza(inne języki), która przecina podjednostkę kleizyny (RAD21/SCC1). Otwarcie pierścienia kohezyny umożliwia rozdzielenie chromatyd siostrzanych i ich migrację do przeciwnych biegunów komórki[10].

Udział w naprawie DNA

Kohezyna odgrywa istotną rolę w naprawie pęknięć dwuniciowych DNA (DSB). Jej funkcja w odpowiedzi na uszkodzenia była sugerowana już przed odkryciem roli kohezyny w kohezji chromatyd siostrzanych — mutacja SCC1 u S. pombe (Rad21) powodowała nadwrażliwość na promieniowanie wskutek zaburzonej naprawy DNA[11]. Badania u drożdży i kręgowców wykazały, że kohezyna jest rekrutowana do miejsc DSB, co ułatwia rekombinację homologiczną, zależną od bliskości chromatyd siostrzanych[12]. Proces ten wymaga m.in. enzymu Eco1/ESCO[13], kompleksu ładującego SCC2/SCC4[14], białek czujnikowych MRX oraz sygnałów fosforylacji, takich jak γH2AX[15]. Fosforylacja podjednostek SMC1 i SMC3 jest również konieczna dla prawidłowej odpowiedzi na uszkodzenia DNA[16].

Organizacja chromatyny i struktury genomu

Kohezyna uczestniczy w organizacji trójwymiarowej chromatyny poprzez proces zwany loop extrusion (formowanie pętli DNA)[17]. Kompleks kohezyny tworzy pierścień białkowy, który obejmuje nić DNA. Podjednostki SMC1 i SMC3 posiadają aktywność ATP-azową, co umożliwia przesuwanie pierścienia wzdłuż DNA i stopniowe tworzenie coraz większych pętli. Tworzenie pętli pozwala na uporządkowanie chromatyny w lokalne jednostki 3D, w których DNA częściej wchodzi w interakcje samo ze sobą (rejony TAD), ułatwia kontakt odległych elementów genomu oraz reguluje ekspresję genów[18].

Znaczenie kliniczne

Zaburzenia w prawidłowym funkcjonowaniu kohezyn mogą prowadzić do powstawania zespołów wad wrodzonych, takich jak:

Przypisy

  1. ↑ Ireneusz Litwin i inni, ISW1a modulates cohesin distribution in centromeric and pericentromeric regions, „Nucleic Acids Research”, 51 (17), 2023, s. 9101–9121, DOI: 10.1093/nar/gkad612, PMID: 37486771, PMCID: PMC10516642 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  2. ↑ Cohesins, [w:] MeSH Descriptor Data 2025 [online], National Library of Medicine [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  3. ↑ Jan-Michael Peters, Antonio Tedeschi, Julia Schmitz, The cohesin complex and its roles in chromosome biology, „Genes & Development”, 22 (22), 2008, s. 3089–3114, DOI: 10.1101/gad.1724308 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  4. ↑ Ana Losada, Michiko Hirano, Tatsuya Hirano, Identification of Xenopus SMC protein complexes required for sister chromatid cohesion, „Genes & Development”, 12 (13), 1998, s. 1986–1997, DOI: 10.1101/gad.12.13.1986, PMID: 9649503, PMCID: PMC316973 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  5. ↑ José L. Barbero, Cohesins and cohesin-regulators: Role in Chromosome Segregation/Repair and Potential in Tumorigenesis, „Atlas of Genetics and Cytogenetics in Oncology and Haematology”, 16 (2), 2011, s. 157-164 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  6. ↑ José L. Barbero, Cohesins: chromatin architects in chromosome segregation, control of gene expression and much more, „Cellular and Molecular Life Sciences”, 66 (13), 2009, s. 2025–2035, DOI: 10.1007/s00018-009-0004-8, PMID: 19290475, PMCID: PMC11115881 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  7. ↑ a b Kim Nasmyth, Christian H. Haering, Cohesin: Its Roles and Mechanisms, „Annual Review of Genetics”, 43 (1), 2009, s. 525–558, DOI: 10.1146/annurev-genet-102108-134233 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  8. ↑ Rafal Ciosk i inni, Cohesin's Binding to Chromosomes Depends on a Separate Complex Consisting of Scc2 and Scc4 Proteins, „Molecular Cell”, 5 (2), 2000, s. 243–254, DOI: 10.1016/S1097-2765(00)80420-7 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  9. ↑ Tomoya S. Kitajima, Shigehiro A. Kawashima, Yoshinori Watanabe, The conserved kinetochore protein shugoshin protects centromeric cohesion during meiosis, „Nature”, 427 (6974), 2004, s. 510–517, DOI: 10.1038/nature02312 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  10. ↑ Silke Hauf, Irene C. Waizenegger, Jan-Michael Peters, Cohesin Cleavage by Separase Required for Anaphase and Cytokinesis in Human Cells, „Science”, 293 (5533), 2001, s. 1320–1323, DOI: 10.1126/science.1061376 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  11. ↑ Rainer P. Birkenbihl, Suresh Subramani, Cloning and characterization of rad21 an essential gene of Schizosaccharomyces pombe involved in DNA double-strand-break repair, „Nucleic Acids Research”, 20 (24), 1992, s. 6605–6611, DOI: 10.1093/nar/20.24.6605, PMID: 1480481, PMCID: PMC334577 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  12. ↑ Eiichiro Sonoda i inni, Scc1/Rad21/Mcd1 Is Required for Sister Chromatid Cohesion and Kinetochore Function in Vertebrate Cells, „Developmental Cell”, 1 (6), 2001, s. 759–770, DOI: 10.1016/S1534-5807(01)00088-0 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  13. ↑ Jill M. Heidinger-Pauli, Elçin Ünal, Douglas Koshland, Distinct Targets of the Eco1 Acetyltransferase Modulate Cohesion in S Phase and in Response to DNA Damage, „Molecular Cell”, 34 (3), 2009, s. 311–321, DOI: 10.1016/j.molcel.2009.04.008, PMID: 19450529, PMCID: PMC2737744 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  14. ↑ Lena Ström, Hanna Betts Lindroos, Katsuhiko Shirahige, Camilla Sjögren, Postreplicative Recruitment of Cohesin to Double-Strand Breaks Is Required for DNA Repair, „Molecular Cell”, 16 (6), 2004, s. 1003–1015, DOI: 10.1016/j.molcel.2004.11.026 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  15. ↑ Elçin Ünal i inni, DNA Damage Response Pathway Uses Histone Modification to Assemble a Double-Strand Break-Specific Cohesin Domain, „Molecular Cell”, 16 (6), 2004, s. 991–1002, DOI: 10.1016/j.molcel.2004.11.027 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  16. ↑ Risa Kitagawa, Christopher J. Bakkenist, Peter J. McKinnon, Michael B. Kastan, Phosphorylation of SMC1 is a critical downstream event in the ATM–NBS1–BRCA1 pathway, „Genes & Development”, 18 (12), 2004, s. 1423–1438, DOI: 10.1101/gad.1200304, PMID: 15175241, PMCID: PMC423193 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  17. ↑ Iain F. Davidson i inni, DNA loop extrusion by human cohesin, „Science”, 366 (6471), 2019, s. 1338–1345, DOI: 10.1126/science.aaz3418 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  18. ↑ Iain F. Davidson i inni, CTCF is a DNA-tension-dependent barrier to cohesin-mediated loop extrusion, „Nature”, 616 (7958), 2023, s. 822–827, DOI: 10.1038/s41586-023-05961-5, PMID: 37076620, PMCID: PMC10132984 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  19. ↑ Hugo Vega i inni, Roberts syndrome is caused by mutations in ESCO2, a human homolog of yeast ECO1 that is essential for the establishment of sister chromatid cohesion, „Nature Genetics”, 37 (5), 2005, s. 468–470, DOI: 10.1038/ng1548 [dostęp 2025-12-03] (ang.).
  20. ↑ J. Liu, I.D. Krantz, Cornelia de Lange syndrome, cohesin, and beyond, „Clinical Genetics”, 76 (4), 2009, s. 303–314, DOI: 10.1111/j.1399-0004.2009.01271.x, PMID: 19793304, PMCID: PMC2853897 [dostęp 2025-12-03] (ang.).

Content Disclaimer

Informasi ini disarikan dari Wikipedia dan disajikan kembali untuk tujuan edukasi. Konten tersedia di bawah lisensi CC BY-SA 3.0. Kami tidak bertanggung jawab atas ketidakakuratan data yang bersumber dari kontribusi publik tersebut.

  1. The information displayed on this website is sourced in part or in whole from Wikipedia and has been adapted for the purpose of restating it. We strive to provide accurate and relevant information, however:
  2. There is no guarantee of absolute accuracy. Wikipedia is an open, collaborative project that can be edited by anyone, so information is subject to change.
  3. It is not intended to constitute professional advice. The content displayed is for informational and educational purposes only. For important decisions (e.g., medical, legal, or financial), please consult a professional.
  4. Content copyright. Wikipedia is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike License (CC BY-SA). This means that content may be reused with appropriate attribution and shared under a similar license.
  5. Responsible use. Any risk arising from the use of information from this website is entirely the responsibility of the user.
Kembali kehalaman sebelumnya