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SMC複合体は、高次染色体の構成と動態の多くの側面に関与するATPaseの大きなファミリーを表しています。 [1] [2] [3] SMCは染色体構造維持の略です。
分類
真核生物のSMC
真核生物は個々の生物に少なくとも 6 つの SMC タンパク質を持ち、特殊な機能を持つ 3 つの異なるヘテロ二量体を形成します。
- SMC1とSMC3のペアは、姉妹染色分体接着に関与するコヒーシン複合体のコアサブユニットを構成します。[4] [5] [6] SMC1とSMC3は、相同組み換えの過程でDNA二重切断の修復にも機能しています。[7]
- 同様に、SMC2とSMC4のペアは、染色体凝縮に関与するコンデンシン複合体の中核として機能します。[8] [9] SMC2とSMC4はDNA修復機能も持っています。コンデンシンIは、単一ひずみ切断の修復に役割を果たしますが、二重ひずみ切断の修復には役割を果たしません。コンデンシンIIの場合はその逆で、相同組換えに役割を果たします。[7]
- SMC5とSMC6からなる二量体は、 DNA修復とチェックポイント応答に関与する、まだ名前が付けられていない複合体の一部として機能します。[10]
各複合体には、SMC以外の調節サブユニットの異なるセットが含まれています。一部の生物はSMCタンパク質の変異体を持っています。たとえば、哺乳類はSMC1の減数分裂特異的変異体であり、SMC1βとして知られています。[11]線虫Caenorhabditis elegansには、用量補償に特化した役割を持つSMC4変異体があります。[12]
以下の表は、いくつかのモデル生物と脊椎動物のSMCタンパク質名を示しています。 [13]
原核生物のSMC
SMCタンパク質は細菌からヒトまで保存されている。[14] [15]ほとんどの細菌は、個々の種でホモ二量体を形成する単一のSMCタンパク質を持っている。[16] [17]最近、SMCタンパク質は娘細胞のDNAの複製起点を助け、適切な分離を保証することが示された。大腸菌を含むグラム陰性細菌のサブクラスでは、MukBとして知られる遠縁のタンパク質が同等の役割を果たしている。[18]
分子構造
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一次構造
SMC タンパク質は 1,000 ～ 1,500 個のアミノ酸から構成されています。次のドメインで構成されるモジュール構造を持っています。
- ウォーカー A ATP 結合モチーフ
- コイルドコイル領域I
- ヒンジ領域
- コイルドコイル領域 II
- ウォーカー B ATP 結合モチーフ; シグネチャーモチーフ
二次構造と三次構造
SMC二量体は、2本の長いコイルドコイルアームを持つV字型の分子を形成する。[19] [20]このようなユニークな構造を作るために、SMCプロトマーは反平行コイルドコイル相互作用によって自己折り畳まれ、棒状の分子を形成する。分子の一方の端では、N末端ドメインとC末端ドメインがATP結合ドメインを形成する。もう一方の端はヒンジドメインと呼ばれる。次に、2つのプロトマーがヒンジドメインを介して二量体化し、V字型の二量体を組み立てる。[21] [22]コイルドコイルアームの長さは約50 nmである。このような長い「反平行」コイルドコイルは非常にまれであり、SMCタンパク質（およびRad50などの関連タンパク質）にのみ見られる。SMCタンパク質のATP結合ドメインは、細胞膜を越えて小分子を能動的に輸送する膜貫通タンパク質の大きなファミリーであるABCトランスポーターのドメインと構造的に関連している。 ATP の結合と加水分解のサイクルによって、V 字型分子の開閉サイクルが調整されると考えられています。ただし、SMC タンパク質の詳細な作用メカニズムはまだ解明されていません。
SMCの集約
SMCタンパク質は、より大きなリング状構造を形成する可能性があります。異なる構造配置を作成できるため、さまざまな機能の調整が可能です。可能な構成には、二重リング、フィラメント、ロゼットなどがあります。二重リングは、4つのSMCタンパク質がヘッドとヒンジで結合してリングを形成します。フィラメントは、交互に並んだSMCのチェーンです。ロゼットは、内側領域に末端セグメントがあり、外側領域にヒンジがあるバラのような構造です。[23]
遺伝子
以下のヒト遺伝子は SMC タンパク質をコードします。
参照
ウィキメディア・コモンズには、 SMC タンパク質に関連するメディアがあります。
参考文献
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