35.3 : Cohesins

Während der S-Phase des Zellzyklus in Eukaryoten entstehen durch die Chromosomenduplikation zwei identische Kopien jedes Chromosoms, die als Schwesterchromatiden bezeichnet werden.

Die gebildeten Schwesterchromatiden werden durch eine Reihe von Proteinkomplexen, die Cohesine, zusammengehalten. Die Kohäsinringe existieren als Klammern um die Schwesterchromatiden an mehreren Stellen entlang ihrer Länge, um ein Auseinanderdriften zu verhindern.

Cohesin-Komplexe bestehen aus vier Untereinheiten: Smc1, Smc3, Scc1 und Scc3. Smc1 und Smc3 sind Coiled-Coil-Proteine mit einer Scharnierdomäne an einem Ende und einer ATPase-Kopfdomäne am anderen Ende. Die Scharnierdomänen von Smc1 und Smc3 binden direkt aneinander, während eine Scc1-Untereinheit, die mit einer Scc3-Untereinheit verbunden ist, die Kopfdomänen von Smc1 und Smc3 überbrückt und eine ringförmige Struktur bildet.

Die Scharnierdomäne der Kohäsin-Ringstruktur kann dazu angeregt werden, sich zu öffnen und zu schließen, was die Kohäsinbeladung auf den Chromosomen erleichtert.

Während die Zellen die mitotische Prophase durchlaufen, findet eine Auflösung der Schwesterchromatiden statt, bei der die Kohäsinringe entlang der Chromosomenarme dissoziiert werden, während die an die Zentromerregion gebundenen Ringe erhalten bleiben. Die differentielle Entfernung von Kohäsinen führt dazu, dass die Schwesterchromatiden entlang ihrer Arme teilweise getrennt werden, während sie an ihrem Zentromer gebunden bleiben.

Die Chromatidenkohäsion am Zentromer erleichtert die Bi-Orientierung der Chromosomen auf der mitotischen Spindel während der Metaphase und gewährleistet so eine korrekte Bindung der Mikrotubuli an die Kinetochore der Schwesterchromatiden.

Zu Beginn der Anaphase spaltet ein Proteaseenzym, die Separase, die Scc1-Untereinheit, was zur Dissoziation von Kohäsin vom Chromosom führt.

Cohesin-Dissoziation ermöglicht die Segregation der Schwesterchromatiden während der Anaphase, wo sie von mitotischen Spindeln zu entgegengesetzten Polen der Zelle auseinandergezogen werden, was schließlich zur Zellteilung und Bildung von zwei Tochterzellen führt.