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Proteína SMC

Modelos de estructura de SMC y cohesinas

Los complejos SMC representan una gran familia de ATPasas que participan en muchos aspectos de la organización y dinámica de los cromosomas de orden superior. [1] [2] [3] SMC significa Mantenimiento Estructural de los Cromosomas .

Clasificación

CMS eucariotas

Los eucariotas tienen al menos seis proteínas SMC en organismos individuales y forman tres heterodímeros distintos con funciones especializadas:

Cada complejo contiene un conjunto distinto de subunidades reguladoras no SMC. Algunos organismos tienen variantes de las proteínas SMC. Por ejemplo, los mamíferos tienen una variante específica de la meiosis de SMC1, conocida como SMC1β. [11] El nematodo Caenorhabditis elegans tiene una variante SMC4 que tiene un papel especializado en la compensación de la dosis . [12]

La siguiente tabla muestra los nombres de las proteínas SMC para varios organismos modelo y vertebrados: [13]

CML procariotas

Las proteínas SMC se conservan desde las bacterias hasta los humanos . [14] [15] La mayoría de las bacterias tienen una sola proteína SMC en especies individuales que forma un homodímero. [16] [17] Recientemente, se ha demostrado que las proteínas SMC ayudan al ADN de las células hijas en el origen de la replicación para garantizar una segregación adecuada. En una subclase de bacterias Gram-negativas , incluida Escherichia coli , una proteína lejanamente relacionada conocida como MukB desempeña un papel equivalente. [18]

Estructura molecular

Estructura del dímero SMC

Estructura primaria

Las proteínas SMC tienen una longitud de entre 1000 y 1500 aminoácidos y una estructura modular que se compone de los siguientes dominios:

  1. Motivo de unión de ATP de Walker A
  2. región de bobina enrollada I
  3. región de la bisagra
  4. región de bobina enrollada II
  5. Motivo de unión de ATP de Walker B ; motivo característico

Estructura secundaria y terciaria

Los dímeros de SMC forman una molécula en forma de V con dos brazos enrollados largos . [19] [20] Para crear una estructura tan única, un protómero de SMC se pliega a sí mismo a través de interacciones enrolladas antiparalelas , formando una molécula en forma de varilla. En un extremo de la molécula, los dominios N-terminal y C-terminal forman un dominio de unión a ATP . El otro extremo se denomina dominio bisagra. Luego, dos protómeros se dimerizan a través de sus dominios bisagra y ensamblan un dímero en forma de V. [21] [22] La longitud de los brazos enrollados es de ~50 nm. Estas bobinas enrolladas "antiparalelas" largas son muy raras y solo se encuentran entre las proteínas SMC (y sus parientes como Rad50). El dominio de unión a ATP de las proteínas SMC está estructuralmente relacionado con el de los transportadores ABC , una gran familia de proteínas transmembrana que transportan activamente moléculas pequeñas a través de las membranas celulares. Se cree que el ciclo de unión e hidrólisis del ATP modula el ciclo de cierre y apertura de la molécula en forma de V. Sin embargo, aún quedan por determinar los mecanismos de acción detallados de las proteínas SMC.

Agregación de SMC

Las proteínas SMC tienen el potencial de formar una estructura más grande similar a un anillo. La capacidad de crear diferentes disposiciones arquitectónicas permite diversas regulaciones de funciones. Algunas de las configuraciones posibles son anillos dobles, filamentos y rosetas. Los anillos dobles son 4 proteínas SMC unidas en las cabezas y la bisagra, formando un anillo. Los filamentos son una cadena de SMC alternadas. Las rosetas son estructuras similares a rosas con segmentos terminales en la región interna y bisagra en la región externa. [23]

Genes

Los siguientes genes humanos codifican proteínas SMC:

Véase también

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Referencias

  1. ^ Losada A, Hirano T (2005). "Enlazadores moleculares dinámicos del genoma: la primera década de las proteínas SMC". Genes Dev . 19 (11): 1269–1287. doi : 10.1101/gad.1320505 . PMID  15937217.
  2. ^ Nasmyth K, Haering CH (2005). "La estructura y función de los complejos SMC y kleisina". Annu. Rev. Biochem . 74 : 595–648. doi :10.1146/annurev.biochem.74.082803.133219. PMID  15952899.
  3. ^ Huang CE, Milutinovich M, Koshland D (2005). "Anillos, brazaletes o broches: alternativas de moda para los complejos Smc". Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci . 360 (1455): 537–42. doi :10.1098/rstb.2004.1609. PMC 1569475. PMID  15897179 . 
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  5. ^ Guacci V, Koshland D, Strunnikov A (1998). "Un vínculo directo entre la cohesión de las cromátidas hermanas y la condensación cromosómica revelado a través del análisis de MCD1 en S. cerevisiae". Cell . 91 (1): 47–57. doi :10.1016/S0092-8674(01)80008-8. PMC 2670185 . PMID  9335334. 
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  12. ^ Chuang PT, Albertson DG, Meyer BJ (1994). "DPY-27: un homólogo de la proteína de condensación cromosómica que regula la compensación de dosis de C. elegans a través de la asociación con el cromosoma X". Cell . 79 (3): 459–474. doi :10.1016/0092-8674(94)90255-0. PMID  7954812. S2CID  28228489.
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  23. ^ Cox MM, Doudna JA, O'Donnell M (2015). Biología molecular: principios y práctica (segunda edición). Nueva York. ISBN 978-1-4641-2614-7.OCLC 905380069  .{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: falta la ubicación del editor ( enlace )