35.3: 粘连蛋白

粘连蛋白复合物是一种将两个姐妹染色单体粘合在一起的分子胶。 它们在有丝分裂和减数分裂中发挥重要作用。 在有丝分裂中，染色体上存在的所有粘连蛋白复合物在后期阶段开始之前被去除。

减数分裂中的粘连蛋白复合物

减数分裂涉及两轮不同的染色体分离和细胞分裂——减数分裂 I 和减数分裂 II——产生四个子细胞。 减数分裂 I 包括同源染色体的分离，而减数分裂 II 涉及姐妹染色单体的分离。

减数分裂 I 粘连蛋白复合体由四个亚基组成—Smc1、Smc3、Rec8（替换有丝分裂粘连蛋白复合体中的 Scc1）和 Scc3—形成环状结构。

在减数分裂 I 期间，整个染色体向相反的两极分离，因为粘连蛋白仅从染色体臂去除。 粘连蛋白仍然保留在着丝粒区域，使姐妹染色单体保持连接。 在中期 I 到后期 I 的转变过程中，分离酶介导的沿染色体臂的粘连蛋白 Rec8 亚基的切割促进了差异性粘连蛋白去除。 着丝粒 Rec8 通过与保护蛋白 Shugoshin (Sgo1) 结合而免受裂解。

粘连蛋白病

粘连蛋白有助于维持基因组稳定性。 编码粘连蛋白亚基或粘连蛋白辅助因子的基因突变可导致称为粘连蛋白病的疾病。 Cornelia de Lange 综合征 (CdLS) 和 Roberts 综合征是两种最有描述的粘连蛋白病。 CdLS 是一种神经发育障碍，导致智力低下、面部畸形、上肢畸形和生长迟缓。 罗伯茨综合征会导致患者颅面畸形、肢体缩小和生长迟缓。

在真核生物细胞周期的 S 期，染色体复制产生每条染色体的两个相同副本，称为姐妹染色单体。

形成的姐妹染色单体由一组称为黏连蛋白的蛋白质复合物结合在一起。黏连蛋白环以夹子的形式存在于姐妹染色单体沿其长度的多个位置，防止它们漂移分开。

黏连蛋白复合物包含四个亚基:Smc1、Smc3、Scc1 和 Scc3。Smc1 和 Smc3 是卷曲螺旋蛋白，一端是铰链结构域，另一端是 ATP 酶头结构域。Smc1 和 Smc3 的铰链结构域直接相互结合，而连接到 Scc3 亚基的 Scc1 亚基桥接 Smc1 和 Smc3 的头部结构域，形成环状结构。

黏连蛋白环结构的铰链结构域可以被触发打开和关闭，从而促进染色体上的黏连蛋白加载。

随着细胞进入有丝分裂前期，发生姐妹染色单体分辨，涉及沿染色体臂的粘连蛋白环解离，同时保留与着丝粒区域结合的粘连蛋白环。黏连蛋白的差异去除导致姐妹染色单体沿它们的手臂部分分离，同时在着丝粒处保持结合。

着丝粒的染色单体内聚促进了中期有丝分裂纺锤体上染色体的双向定向，确保微管正确附着在姐妹染色单体的着丝粒上。

在后期开始时，蛋白酶 SEPARASE 裂解 Scc1 亚基，导致黏连蛋白从染色体上解离。

黏连蛋白解离允许在后期分离姐妹染色单体，在那里它们被有丝分裂纺锤体拉开到细胞的相对两极，最终导致细胞分裂并形成两个子细胞。