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Andamiaje cromosómico

En biología , el andamiaje cromosómico es la columna vertebral que sostiene la estructura de los cromosomas . Está compuesto por un grupo de proteínas no histonas que son esenciales en la estructura y el mantenimiento de los cromosomas eucariotas a lo largo del ciclo celular . Estas proteínas de andamiaje son responsables de la condensación de la cromatina durante la mitosis . [1]

Origen

A finales de los años 1970, Ulrich K. Laemmli y sus colegas descubrieron una estructura de esqueleto en los cromosomas eucariotas después de agotar las proteínas histonas . Esta estructura se localizaba a lo largo del eje cromosómico y se denominó "andamio cromosómico". [2] [1]

Proteínas del andamiaje

Inmunodetección de un cromosoma que muestra ADN (azul) y dos proteínas de andamiaje: SMC2 (rojo) y topoisomerasa IIα (verde) [1]

En los organismos eucariotas , el ADN de cada célula se organiza en cromosomas separados , que están compuestos de cromatina , una mezcla de ADN y muchos grupos diferentes de proteínas . Entre ellas, las proteínas estructurales (que no son histonas ) unen la fibra de cromatina alrededor de sí mismas formando un eje o columna vertebral largo y continuo que da forma a los cromosomas. Por este motivo se les conoce como el 'andamio' de los cromosomas. [1]

Se han identificado tres grupos de proteínas como los principales componentes del andamiaje: la topoisomerasa IIα de ADN , las condensinas y la kinesina KIF4A . Cuando se eliminan estas proteínas, la forma del cromosoma no aparece y las fibras de cromatina se dispersan. [1]

Topoisomerasa IIα

La enzima ADN topoisomerasa IIα aparece de forma destacada a lo largo del eje cromosómico como parte del andamiaje. [3] En la mitosis, se concentra en los centrómeros y en el eje a lo largo de los brazos cromosómicos. Se cree que la proteína tiene un papel en el desenredo del ADN a medida que los bucles se concentran más a lo largo del eje durante la condensación de los cromosomas. [4] La eliminación de esta proteína provoca una pérdida drástica de la estructura cromosómica en la mitosis y el ciclo celular se detiene. [5]

Proteínas de la familia SMC

Los complejos de condensina , formados a partir de la unión de SMC2 y SMC4 (entre otras proteínas), son responsables de la condensación de los cromosomas. [6] La condensina I regula el momento de la condensación de los cromosomas y es esencial para cambiar la organización de la cromatina al comienzo de la mitosis, de TAD a una matriz de bucles alrededor del eje cromosómico. La condensina II impulsa la compactación de los bucles cromosómicos a lo largo del eje. [4]

En particular, SMC2 (presente en la condensina I y II) se detecta en el interior del cromosoma como parte del andamiaje. [4] Cuando se inhibe SMC2, la estructura del cromosoma mitótico sufre graves defectos. [7]

KIF4

La KIF4A , una cromoquinesina , está implicada en la formación de los cromosomas durante la mitosis . Se une a la condensina I a través de la subunidad CAP-G . Se sabe que la KIF4A regula el comportamiento de la condensina I, ya que en ausencia de KIF4A el eje cromosómico no se enriquece con condensina I. [8]

Referencias

  1. ^ abcde Poonperm R, Takata H, Hamano T, et al. (2015). "El andamiaje cromosómico es un ensamblaje de doble cadena de proteínas de andamiaje". Scientific Reports . 5 : 11916. Bibcode :2015NatSR...511916P. doi : 10.1038/srep11916 . PMC  4487240 . PMID  26132639.
  2. ^ Paulson JR, Laemmli UK (noviembre de 1977). "La estructura de los cromosomas en metafase con depleción de histonas". Cell . 12 (3): 817–828. doi :10.1016/0092-8674(77)90280-X. PMID  922894. S2CID  40355379.
  3. ^ Earnshaw WC, Halligan B, Cooke CA, Heck MM, Liu LF (mayo de 1985). "La topoisomerasa II es un componente estructural de los andamiajes cromosómicos mitóticos". Journal of Cell Biology . 100 (5): 1706–1715. doi :10.1083/jcb.100.5.1706. PMC 2113886 . PMID  2985625. 
  4. ^ abc Pollard TD, Earnshaw WC, Lippincott-Schwartz J, Johnson GT (2017). Biología celular (3.ª ed.). Filadelfia: Elsevier. ISBN 978-0-323-34126-4.
  5. ^ Nielsen CF, Zhang T, Barisic M, Hudson DF (mayo de 2020). "La topoisomerasa IIα es esencial para el mantenimiento de la estructura del cromosoma mitótico". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 117 (22): 12131–12142. Bibcode :2020PNAS..11712131N. doi : 10.1073/pnas.2001760117 . PMC 7275761 . PMID  32414923. 
  6. ^ Jeppsson K, Kanno T, Shirahige K, Sjögren C (septiembre de 2014). "El mantenimiento de la estructura cromosómica: posicionamiento y funcionamiento de los complejos SMC". Nature Reviews Molecular Cell Biology . 15 (9): 601–614. doi :10.1038/nrm3857. PMID  25145851. S2CID  23908801.
  7. ^ Ono T, Losada A, Hirano M, Myers MP, Neuwald AF, Hirano T (octubre de 2003). "Contribuciones diferenciales de la condensina I y la condensina II a la arquitectura cromosómica mitótica en células de vertebrados". Cell . 115 (1): 109–121. doi : 10.1016/s0092-8674(03)00724-4 . PMID  14532007.
  8. ^ Takahashi M, Wakai T, Hirota T (2016). "El ensamblaje de cromosomas mitóticos mediado por condensina I requiere asociación con la cromoquinesina KIF4A". Genes & Development . 30 (17): 1931–1936. doi : 10.1101/gad.282855.116 . PMC 5066236 . PMID  27633014.