18.3:

18.3: Cohésines

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Molecular Biology

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Cohesins

18.2: Duplication of Chromatin Structure

18.4: Condensins

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02:20 min

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April 07, 2021

Overview

Cohesin protein complexes are a molecular glue that holds two sister chromatids together. They play an important role both in mitosis and meiosis. In mitosis, all cohesin complexes present on the chromosomes are removed before the start of the anaphase stage.

Cohesin complexes in Meiotic Division

Meiosis involves two distinct rounds of chromosomal segregation and cell divisions— Meiosis I followed by Meiosis II – producing four daughter cells. Meiosis I includes the separation of homologous chromosomes, whereas Meiosis-II involves the separation of sister chromatids.

The Meiosis I cohesin complex consists of four subunits – Smc1, Smc3, Rec8 (replacing Scc1 from mitotic cohesin complex), and Scc3 – forming a ring-like structure.

During Meiosis I, entire chromosomes segregate towards the opposite poles as cohesin removal takes place only from the chromosomal arms. Cohesin is still maintained at the centromere region, allowing the sister chromatids to remain connected. During the metaphase I to anaphase I transition, the differential cohesin removal is facilitated by the separase-mediated cleavage of the Rec8 subunit of cohesins along the chromosomal arms. The centromeric Rec8 is protected from cleavage by association with a protector protein Shugoshin (Sgo1).

Cohesinopathies

Cohesins contribute to the maintenance of genomic stability. Mutations in genes coding for cohesin subunits or cohesin co-factors can lead to diseases called cohesinopathies. Cornelia de Lange syndrome (CdLS) and Roberts syndrome are two best-described cohesinopathies. CdLS is a neurodevelopmental disorder causing mental retardation, facial dysmorphism, upper limb abnormalities, and growth delay. Roberts syndrome results in craniofacial abnormalities, limb reduction, and growth retardation in affected patients.

Transcript

Au cours de la phase S du cycle cellulaire chez les eucaryotes, la duplication chromosomique produit deux copies identiques de chaque chromosome appelées chromatides sœurs.

Les chromatides sœurs formées sont maintenues ensemble par un ensemble de complexes protéiques appelés cohésines. Les anneaux de cohésine existent sous forme de pinces autour des chromatides sœurs à plusieurs endroits sur leur longueur, les empêchant de s’éloigner.

Les complexes de cohésine contiennent quatre sous-unités : Smc1, Smc3, Scc1 et Scc3. Les protéines Smc1 et Smc3 sont des protéines enroulées avec un domaine charnière à une extrémité et un domaine de tête ATPase à l’autre extrémité. Les domaines charnières de Smc1 et Smc3 se lient directement l’un à l’autre, tandis qu’une sous-unité Scc1 connectée à une sous-unité Scc3 fait le pont entre les domaines de tête de Smc1 et Smc3, formant une structure en forme d’anneau.

Le domaine charnière de la structure de l’anneau de cohésine peut être déclenché pour s’ouvrir et se fermer, facilitant ainsi la charge de cohésine sur les chromosomes.

Au fur et à mesure que les cellules progressent dans la prophase mitotique, la résolution des chromatides sœurs a lieu, impliquant la dissociation des anneaux de cohésine le long des bras chromosomiques tout en préservant ceux liés à la région du centromère. L’élimination différentielle des cohésines fait que les chromatides sœurs sont partiellement séparées le long de leurs bras tout en restant liées à leur centromère.

La cohésion chromatidienne au niveau du centromère facilite la bi-orientation des chromosomes sur le fuseau mitotique pendant la métaphase, assurant une fixation correcte des microtubules aux kinétochores des chromatides sœurs.

Au début de l’anaphase, une enzyme protéase, la séparation, clive la sous-unité Scc1, conduisant à la dissociation de la cohésine du chromosome.

La dissociation de la cohésine permet la ségrégation des chromatides sœurs pendant l’anaphase, où elles sont séparées par les fuseaux mitotiques vers les pôles opposés de la cellule, conduisant finalement à la division cellulaire et à la formation de deux cellules filles.

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