Cohenin
Cohenins ovat rengasmaisia proteiinikomplekseja, joiden moninaiset toiminnot riippuvat lähinnä niiden kyvystä tuoda kaksi eri DNA-molekyyliä tai saman DNA-molekyylin kaksi kaukaista osaa lähekkäin. Alun perin ne löydettiin keskeisestä roolistaan sisarkromatidikoheesiossa (SCC), ja niiden havaittiin osallistuvan erilaisiin ydinprosesseihin, kuten DNA: n replikaatiotehtaiden kokoamiseen, DNA: n kaksijuosteisten katkosten (DSB) korjaukseen, kromosomin tiivistymiseen ja morfologiaan, transkriptioon, T-solujen reseptorien uudelleenjärjestelyyn ja mitoottiseen karan kokoonpanoon (viimeaikaisia arvioita, KS.Haering & Jessberger, 2012; Merkenschlager, 2010; Nasmyth, 2011; Nasmyth & haering, 2009; Wood, Severson, & Meyer, 2010). Koossiinit ovat välttämättömiä meioosille, jossa niillä on useita rooleja, joita tässä tarkastelussa käsitellään. Koossin ydinkompleksi (Kuva. 1.1 A) perustuu kahden SMC-proteiinin (kromosomien rakenteellinen ylläpito), SMC1: n ja SMC3: n, heterodimeeriin, jotka liittyvät toisiinsa suurella affiniteetilla keskusaranadiensa kautta. Α-kleisiiniproteiini (SCC1, jota kutsutaan myös RAD21/MCD1: ksi) sulkee renkaan vuorovaikutuksella SMC-proteiinien pallomaisten terminaalidomeenien kanssa. Α-kleisinin pilkkoutuminen metafaasista anafaasiksi-siirtymässä ratkaisee koheesion ja mahdollistaa kromosomien eriytymisen. Neljäs proteiini nimeltä SA (strooma-antigeeni, myös scc3) liittyy kolmikantaisen renkaan α-kleisin-komponenttiin. SA-proteiinien tarkat toiminnot ovat edelleen epäselviä, mutta ne osallistuvat fosforylaatiosta riippuvaiseen koossiinin vapautumisreittiin (KS.kohta 4). Nisäkkäiden somaattisissa soluissa kaksi eri SA-proteiinia, SA1 ja SA2, ilmaistaan kahdesta eri geenistä, ja niiden on osoitettu selittävän osan koheesiinikompleksien funktionaalisesta monimuotoisuudesta. Sa1: n häviämisen on aivan äskettäin osoitettu aiheuttavan alkioiden kuolleisuutta, kromosomien erotteluvikoja, aneuploidiaa ja erityisiä muutoksia transkriptiomalleissa, kun taas sentromeerinen koheesio riippuu SA2: sta (Remeseiro, Cuadrado, Carretero, et al., 2012; Remeseiro, Cuadrado, Gomez-Lopez, Pisano, & Losada, 2012). Näiden kahden eri SA-alayksikön lisäksi meioottisolut ilmaisevat kolmannesta SA-proteiinista (SA3, jota kutsutaan myös STAG3: ksi) jälleen toisesta geenistä, jolloin meioottisoluilla on vielä suurempi määrä erilaisia koosiinikomplekseja erilaisten toimintojen suorittamiseksi. Meiosyyttien monimuotoisuus on kuitenkin vielä suurempaa: yksi smc1-tyyppistä proteiinia koodaava lisägeeni (SMC1ß) ja kaksi muuta α-kleisiiniproteiineja koodaavaa geeniä (RAD21L ja REC8) ilmentyvät yksinomaan meiosyyteissä, laajentaen mahdollisen yhdistelmän meioosin aikana vähintään 18 erilaiseen koossiiniydinkompleksiin. Kun otetaan huomioon koheesiiniin liittyvät ja / tai säätelytekijät, joista tiedetään hyvin vähän meioottisissa soluissa, tämä määrä todennäköisesti kasvaa vielä enemmän; esimerkiksi somaattisissa soluissa on samanaikaisesti kaksi koheesiiniin liittyvän tekijän pds5: n paralogia (PDS5A ja PDS5B) (Losada, Yokochi, & Hirano, 2005). Kokeelliset tiedot ovat vahvistaneet ainakin kuuden kompleksin olemassaolon (Jessberger, 2011; Uhlmann, 2011).
Kuva 1.1. Koossiini meioosissa. (A) malli koossiinirenkaasta, joka ympäröi kahta kromatidia. SMC3 (gray) on läsnä kaikissa koossiinikomplekseissa. SMC1-geenejä ja proteiineja on kaksi: smc1a (tummansininen) ja meioosispesifinen SMC1ß (Vaaleansininen). Kolmikantainen rengas sulkeutuu α-kleisinin alayksikön assosiaation kautta, josta on olemassa kolme muunnosta: ubikviitti RAD21 (tumma turkoosi) ja kaksi meioosille tyypillistä muotoa, REC8 ja RAD21L (vaalean turkoosi). Kolmas komponentti, josta on kolme muunnosta, liittyy kompleksiin sitoutumalla α-kleisiniin: kanoninen SA1 tai sa2 (tummaoranssi) tai meioosispesifinen STAG3 (sa3) (vaaleaoranssi). Koossiinikompleksin latautumista kromosomeihin ja sen ylläpitoa kromosomeissa säätelevät kuormitustekijät, vakiintuminen ja anti-establishmentekijät. Koossiinikompleksin lastaus mitoottisiin kromosomeihin suoritetaan kompleksilla SCC2-SCC4 (kollerin) ja koossiinidissosiaatiolla PDS5-WAPL (releasin). Koheesiinasetyylitransferaasit (ESCO1 ja ESCO2) ovat välttämättömiä mitoottisen s-vaiheen koheesion määrittämiseksi SMC3: n asetylaatiolla, joka rekrytoi Sororinin, ylläpitotekijän, joka ehkäisee releasinin toimintaa mitoottisten S-ja G2-vaiheiden aikana. B) Meioottisten vaiheiden kaavio I) – ix), jossa esitetään yhden homologisen kromosomiparin eteneminen (toinen punainen ja toinen sininen, joista kukin piirretään kahtena yksittäisenä viivana, jotka edustavat sisarkromatideja ilman kromatiinisilmukoita havainnollistamista varten) eri vaiheiden läpi. Todellisuudessa eteneminen on jatkuvaa. Paneelien alaosissa esitetään spesifisten koossiiniproteiinien esiintyminen sikäli kuin tiedetään (alayksiköiden suhteellisia määriä tai mahdollisia yhteisvaikutuksia ei oteta huomioon). Koheesiiniproteiinien esiintymisestä joissakin vaiheissa on ristiriitaisia raportteja. Tällöin koossiinit on kuvattu värittömissä laatikoissa. SA1: stä on hyvin vähän tietoa. Tässä esitetty tieto perustuu spermatosyyttien analyyseihin. (i) premeioottisen S-faasin aikana vastamuodostuneita sisarkromatideja (punaisia tai sinisiä) pitävät koossa koossiinikompleksit (ei näy). Mitoottiset koossiinialayksiköt ovat läsnä. Meioosispesifistä SMC1ß: ää ei vielä ole; kuitenkin REC8, RAD21L sekä ehkä STAG3 muutamassa solussa alkavat jo ilmetä; (ii) leptoteenin aikana kromosomit alkavat tiivistyä ja aksiaaliset elementit muodostuvat, stag3 ja SMC1ß ovat nyt läsnä kromosomeissa; (iii) homologisten kromosomien synapsis alkaa tsygoteenin aikana, mikä helpottaa usein esiintyvää DNA DSBs: ää, josta yksi on edustettuna insetissä, DSBs aloitetaan leptoteenissa; (iv) SC: n muodostuminen on täydellinen pachyteenissä kaikkien homologien ollessa täysin synapsoituneita, meioottinen rekombinaatio etenee insetissä kuvatulla tavalla; (V) crossoverit (kaksi esimerkkiä on esitetty), jotka ovat muodostuneet homologien välille pachyteenin aikana, liittävät homologit fysikaalisesti yhteen diploteenina. Tässä vaiheessa SC on suurelta osin liuennut, mutta sisarkromatidikohesio säilyy. Varhaismunasolut pysähtyvät pian tämän vaiheen jälkeen vaiheessa, jota kutsutaan diktyaattipysähdykseksi (ei näytetä)—monen vuoden ajan ihmisillä—ja yhteenkuuluvuus on säilytettävä tänä aikana; (VI) metafaasi I: ssä karaliitteet muodostuvat homologien mono-orientoituneisiin centromeereihin ja chiasmata Vastustaa edelleen mikrotubuluksen vetäviä voimia; (vii) koossiinin α-kleisin-alayksikön pilkkominen separaasilla johtaa homologien erottumiseen, kun chiasmata ratkeaa ilman käsivarren koheesiota. Sentromeerista koheesiota suojaavat Shugoshin/PP2A (ei näytetty) ja fosforyloituneiden koossiinialayksiköiden pooli; (viii) sisarkromatidit asettuvat metafaasilevylle metafaasi II: n aikana ja karan Mikrotubulukset kiinnittyvät biorentoituneisiin kinetokoreihin; (ix) koheesio menetetään ja sisarkromatidit revitään erilleen Anaphase II: ssa, jolloin syntyy haploidisia sukusoluja.