18.4: Kondensyny

Kondensyny to duże kompleksy białkowe, które wykorzystują ATP do napędzania składania chromosomów podczas mitozy. Przekształcają splątaną, bezkształtną masę DNA po interfazie w zindywidualizowane chromosomy poprzez zagęszczanie, organizowanie i segregację chromosomalnego DNA.

Komórki roślinne i zwierzęce zawierają dwa rodzaje kompleksów kondensyny – kondensynę I i kondensynę II. Oba kompleksy mają pięć podjednostek: dwie podjednostki SMC (Structural Maintenance of Chromosomes), podjednostkę kleisin i dwie podjednostki HEAT-repeat.

Głównymi podjednostkami zarówno kondensyny I, jak i kondensyny II są SMC2 i SMC4. Białka SMC zmieniają ułożenie DNA w sposób zależny od ATP. Pozostałe trzy podjednostki – inne niż SMC lub podjednostki pomocnicze – różnią się między tymi dwoma kompleksami.

Badania, w których kondensyna kręgowców jest zubożona, wykazały wyraźną rolę kondensyn I i II w tworzeniu chromosomów mitotycznych. Usunięcie kondensyny II powoduje dłuższe, bardziej elastyczne chromosomy, splątanie chromosomów, masywne mostkowanie chromatyny podczas anafazy i drastyczne skrócenie profazy. Natomiast usunięcie kondensyny I prowadzi do krótszych, szerszych chromosomów i zaburzenia anafazy, które jest mniej dotkliwe, ale nadal powoduje niepowodzenie cytokinezy.

Popularnym wyjaśnieniem, w jaki sposób kondensuje zwarte chromosomy, jest model ekstruzji pętli. Model ten zakłada, że cząsteczka kondensyny może wiązać się z dwoma pobliskimi miejscami DNA i przesuwać je w przeciwnych kierunkach, tworząc rosnącą pętlę DNA. Kondensyny mogą również oddziaływać ze sobą, tworząc multimery, które łączą odległe segmenty chromatyny.

Mutacje kondensyny zostały powiązane z kilkoma rodzajami raka. Na przykład myszy z mutacją typu missense w genie podjednostki kondensyny II rozwinęły chłoniaki z komórek T. Chociaż mechanizmy, za pomocą których kondensyny wpływają na architekturę chromosomów, są nadal wyjaśniane, te kompleksy białkowe są integralną częścią cyklu komórkowego i przetrwania komórek.