Kompleks kohezyny działa w tworzeniu i utrzymywaniu siostrzanej chromatydy podczas i po fazie S. U drożdży pączkujących Scc1p/Mcd1p, niezbędna podjednostka podjednostka, jest odcinana i dysocjuje od chromosomów w anafazie, prowadząc do separacji chromatyd siostrzanych. Większość kohezyn u wyższych eukariontów jest natomiast odłącza się od chromosomów na długo przed anafazą. Uniwersalna rola kohezyny podczas anafazy pozostaje zatem do ustalenia. Przedstawiamy tutaj wstępną charakterystykę czterech domniemanych podjednostek kohezyny, Psm1, Psm3, Rad21 i Psc3, w drożdżach rozszczepialnych. Są one niezbędne do kohezji chromatyd siostrzanych. Immunoprecypitacja wykazuje stabilne tworzenie kompleksów Rad21 z Psm1 i Psm3, ale nie z Psc3. Immunoprecypitacja chromatyny pokazuje, że podjednostki kohezyny są wzbogacone w szerokich regionach centromerowych i że poziom związany z centromerem Rad21 nie zmienił się od metafazy do anafazy, bardzo różni się od drożdży pączkujących. W przeciwieństwie do tego, Rad21 zawierający podobne miejsca rozszczepienia do tych z Scc1p/Mcd1p jest rozszczepiany specyficznie w anafazie. To rozszczepienie jest niezbędne, chociaż ilość rozszczepionego produktu jest bardzo mała (<5%). Mis4, inne białko kohezyjne chromatyd siostrzanych, odgrywa istotną rolę w ładowaniu Rad21 na chromatynie. Przedstawiono prosty model wyjaśniający specyficzne zachowanie kohezyny drożdży rozszczepiających i dlaczego tylko niewielka część Rad21 jest wystarczająca do być rozszczepiona dla normalnej anafazy. --- W pączkujących drożdżach kohezyna jest ładowana na chromosom podczas późnej fazy G1 fazy, ustanawia kohezję chromatyd siostrzanych wraz z replikacją DNA, i dysocjuje w telofazie. Tutaj, używając oligonukleotydowych tablic kafelkowych, my pokazujemy, że w anafazie prawie wszystkie miejsca wiązania kohezyny zawierają regiony wolne od nukleosomów. regiony wolne od nukleosomów. Większość tych miejsc pozostaje wolna od nukleosomów przez cały cykl komórkowy, zgodnie z sugestią wiązania DNA białko kotwiczące obecne w tych miejscach, chociaż taki region może również służyć jako część markera wiązania kohezyny w następnym cyklu komórkowym. Jednak jedna trzecia tych miejsc jest przebudowywana w fazie G1, będąc ponownie zajmowana przez nukleosomy do granicy G1/S, chociaż ich późniejsze usunięcie w fazie S wydaje się być niezależne od replikacji DNA. Czy ta różnica jest wynikiem wynikiem innych funkcji kohezyny lub chromatyny pozostaje do wyjaśnienia. wyjaśnione. --- Kohezja chromatyd siostrzanych jest kluczowa dla segregacji chromosomów podczas mitozy. Utrata kohezji najprawdopodobniej powoduje rozdzielenie sióstr podczas przejścia metafaza --> anafaza. anafaza. Proces ten zależy od zniszczenia anafazy białek hamujących anafazę, takich jak Pds1p (Cut2p), które, jak się uważa, uwalniają oddzielające siostry białko Esp1p (Cut1p). Szukając mutantów, które oddzielają siostrzane centromery w obecności Pds1p, to i poprzednie badanie mają zidentyfikowano sześć białek niezbędnych do ustanowienia lub utrzymania spójności chromatyd. Cztery z tych białek, Scc1p, Scc3p, Smc1p i Smc3p, są podjednostkami kompleksu "Cohesin", który wiąże chromosomy od późnej fazy G1 do początku anafazy. początku anafazy. Piąte białko, Scc2p, nie jest stechiometryczną podjednostką Cohesin ale jest wymagane do połączenia Cohesin z chromosomami. Szóste białko białko, Eco1p(Ctf7p), nie jest podjednostką kohezyny. Jest ono niezbędne do ustanowienia kohezji podczas replikacji DNA, ale nie do jej utrzymania podczas faz G2 i M. --- Zdolność do reprodukcji jest jedną z charakterystycznych cech wszystkich form życia, dzięki której nowe organizmy są produkowane z ich progenitorów. Podczas tego procesu każda komórka powiela swój genom i przekazuje kopię swojego genomu komórkom potomnym wraz z macierzą komórkową. W przeciwieństwie do bakterii, u eukariontów istnieje między powieleniem genomu a jego fizycznym rozdzieleniem. fizycznie oddzielony. Dlatego też, w celu precyzyjnego przepołowienia zduplikowanego genomu na dwie części, wymagane jest, aby każda para zduplikowanych chromosomów, zwanych chromatydami siostrzanymi chromatydy, powinny być sparowane ze sobą w sposób binarny od momentu ich wytworzenia. są generowane. Ta funkcja parowania między zduplikowanym genomem jest przede wszystkim przez multimeryczny kompleks białkowy, zwany kohezyną. Zatem integralność genomu w dużej mierze zależy od kohezyny, ponieważ zapewnia ona wierną segregację chromosomów poprzez utrzymywanie siostrzanych chromatyd sklejonych ze sobą od fazy S do anafazy. W niniejszym omówiliśmy cykl życia kohezyny zarówno podczas mitotycznych, jak i mejotycznych podziałów komórkowych. i mejotycznych podziałów komórkowych, w tym strukturę i architekturę kompleksu kohezyny kompleksu, znaczenie białek związanych z kohezyną, mechanizm ładowania kohezyny na chromatynę, ustanowienie kohezji i mechanizm kohezyny podczas anafazy w celu rozdzielenia chromatyd siostrzanych. Skupiliśmy się również skupiliśmy się również na roli modyfikacji potranslacyjnych w biologii kohezyny. Dla lepsze zrozumienie złożoności sieci regulacyjnej kohezyny dla czytelników czytelnikom, przedstawiliśmy profilowanie interakcji podjednostek rdzenia kohezyny w pączkujących drożdży podczas mitozy i mejozy. --- Na początku anafazy proteaza separaza wyzwala segregację chromosomów poprzez rozszczepienie chromosomalnego kompleksu kohezyny. Tutaj pokazujemy, że zniszczenie kohezyny w metafazie jest wystarczające do segregacji znacznej części genomu pączkujących drożdży, ale nie długiego ramienia chromosomu XII, które zawiera powtórzenia rDNA. rDNA w metafazie, w przeciwieństwie do większości innych sekwencji, pozostaje w stanie niedostatecznie skondensowanym i topologicznie splątanym stanie. Separaza, jednocześnie z rozszczepianiem kohezyny, aktywuje fosfatazę Cdc14. Odkryliśmy, że Cdc14 wywiera dwa efekty na rDNA, oba za pośrednictwem kompleksu kondensyny. Wzdłużna kondensacja rDNA skraca ramię ramię chromosomu XII wystarczająco do segregacji. Ta kondensacja zależy od kompleksu kinazy aurora B. Niezależnie od kondensacji, Cdc14 indukuje zależne od kondensiny rozwiązanie niezależnego od kohezyny wiązania rDNA. Zależna od Cdc14 rozdzielczość chromatyd siostrzanych w rDNA może wprowadzić czasowy porządek segregacji chromosomów. --- Kohezja chromatyd siostrzanych (SCC), skuteczna naprawa DNA i regulacja niektórych genów metazoicznych niektórych genów metazoicznych wymaga połączenia kohezyn z chromosomami. Kohezyny są odkładane przez konserwowany heterodimeryczny kompleks ładujący składający się z białek białek Scc2 i Scc4 w Saccharomyces cerevisiae, ale w jaki sposób kompleks Scc2/Scc4 reguluje przestrzenno-czasową asocjację kohezyny z chromosomami. chromosomami nie jest zrozumiałe. Zbadaliśmy asocjację chromatyny Scc2 podczas cyklu podziału komórki i stwierdziliśmy, że powinowactwo Scc2 do chromatyny wzrasta dwufazowo podczas cyklu komórkowego, zwiększając się najpierw przejściowo w późnej fazie G1 a następnie ponownie w fazie G2/M. Inaktywacja Scc2 po replikacji DNA zmniejsza żywotność komórek, co sugeruje, że ten wzrost wiązania chromatyny Scc2 po fazie S wzrost powinowactwa wiązania chromatyny Scc2 jest biologicznie istotny. Co ciekawe, wysokie i niskie poziomy wiązania chromatyny Scc2 korelują silnie z obecnością pełnej długości lub amino-końcowo rozszczepionych form Scc2, odpowiednio, a pojawienie się rozszczepionego gatunku Scc2 jest promowane in in vitro przez traktowanie specyficznymi ekstraktami komórkowymi z cyklu komórkowego lub przez defosforylację. Co ważne, rozszczepienie Scc2 eliminuje fizyczne interakcje Scc2-Scc4. interakcje, a mutant skrócenia scc2, który naśladuje rozszczepienie Scc2 in vivo, jest wadliwy pod względem odkładania kohezyny. Obserwacje te sugerują wcześniej niezidentyfikowany mechanizm przestrzenno-czasowej regulacji asocjacji kohezyny z chromosomami poprzez regulację cyklu komórkowego odkładania kohezyny Scc2 przez defosforylację i rozszczepienie Scc2. --- Plazmid o średnicy 2 mikrometrów w Saccharomyces cerevisiae jest modelem stabilnego, o wysokiej liczbie kopii, pozachromosomalnego "samolubnego" elementu DNA. Poprzez połączenie system partycjonowania i system amplifikacji, plazmid zapewnia jego stabilne stabilną propagację i utrzymanie liczby kopii, nawet jeśli nie zapewnia żadnej selektywnej przewagi swojemu gospodarzowi. Najnowsze dowody sugerują, że system podziału łączy segregację plazmidów z segregacją chromosomów. Teraz pokazujemy nieoczekiwaną i niekonwencjonalną rolę wrzeciona mitotycznego w ścieżce w szlaku podziału plazmidów. Wrzeciono określa adres jądrowy okręgu 2 mikrometrów i promuje rekrutację kompleksu kohezyny do miejsca podziału plazmidu do miejsca podziału plazmidu STB. Tylko mikrotubule jądrowe, a nie cytoplazmatyczne cytoplazmatyczne, są wymagane do załadowania kohezyny w STB. W komórkach odzyskujących z indukowanej nokodazolem depolimeryzacji wrzeciona i zatrzymania G(2)/M, asocjacja kohezyna-STB może zostać ustanowiona wraz z przywróceniem wrzeciona. Ta poreplikacyjna rekrutacja kohezyny nie jest funkcjonalna w ekwipartycji. Jednak normalnie nabyta kohezyna może być inaktywowana po replikacji bez powodując nieprawidłową segregację plazmidów. W zmutowanym szczepie drożdży mtw1-1 plazmid kosegreguje się z wrzecionem i chromosomami związanymi z wrzecionem; przez znaczna liczba chromosomów nie jest związana z wrzecionem. wrzecionem. Wyniki te są zgodne z modelem, w którym wrzeciono promuje segregację plazmidów w chromosomach. segregację plazmidów w sposób powiązany z chromosomami. --- W komórkach eukariotycznych zreplikowane nici DNA pozostają fizycznie połączone do czasu ich segregacji do przeciwległych biegunów komórki podczas anafazy. Ta "siostrzana jest niezbędna do wyrównania chromosomów na wrzecionie mitotycznym podczas metafazy. wrzeciona mitotycznego podczas metafazy. Kohezja zależy od wielopodjednostkowego kompleksu kohezyny, który prawdopodobnie tworzy fizyczne mosty łączące siostry. Proteolityczne rozszczepienie podjednostki Sccl kohezyny przy przejściu od metafazy do anafazy jest niezbędne do rozdzielenia chromatyd siostrzanych i zależy od konserwatywnego białka zwanego separiną. Pokazujemy tutaj, że separyna jest proteazą cysteinową związaną z kaspazami, która sama może rozszczepiać Sccl in vitro. Rozszczepienie Sccl w zatrzymanych komórkach metafazy zatrzymanych komórkach metafazy jest wystarczające do uruchomienia separacji chromatyd siostrzanych i ich segregacji do przeciwległych biegunów komórkowych.
Na którym etapie cyklu komórkowego kohezyna odkłada się na genomie drożdży?
W pączkujących drożdżach kohezyna jest ładowana na chromosom w późnej fazie G1, ustanawia kohezję chromatyd siostrzanych wraz z replikacją DNA i dysocjuje w telofazie.