Ein grundlegender Bestandteil des Lebens ist die Fähigkeit einer Zelle, ihr Genom zu replizieren und sich zu teilen; diese Prozesse finden in zwei Hauptphasen des Zellzyklus statt.

Zunächst wird während der S-Phase die chromosomale DNA dupliziert. Während der M-Phase werden die duplizierten Chromosomen getrennt und auf zwei genetisch identische Tochterzellen verteilt.

Nach der S-Phase ist die DNA der Schwesterchromatiden sehr lang und verworren. Die Trennung der Schwesterchromatiden in diesem Zustand könnte zu Chromosomenbrüchen, unsachgemäßer Segregation und sogar zum Zelltod führen.

Um diese potenzielle Krise abzuwenden, wendet die Zelle während der frühen Mitose eine beträchtliche Menge an Energie auf, um die Schwesterchromatiden allmählich in kürzere Strukturen umzuwandeln, die sich leichter trennen

Diese Reorganisation beruht auf Condensin, einem Proteinkomplex, der an der Kondensation von Chromosomen beteiligt ist.

Condensin besteht aus fünf Untereinheiten. In Eukaryoten sind die beiden Hauptuntereinheiten, SMC2 und SMC4, an ihren ATPase-Hauptdomänen durch die drei anderen Untereinheiten verbunden: eine Kleisin- und zwei HEAT-repeat-Untereinheiten.

Condensine nutzen die durch ATP-Hydrolyse erzeugte Energie, um zwei wichtige Prozesse zu fördern, die die Trennung der Schwesterchromatiden erleichtern: die Chromosomenkondensation und die Auflösung der Schwesterchromatiden.

Während der Chromosomenkondensation werden die Chromatiden dicht gepackt. Während der Auflösung der Schwesterchromatiden werden die kondensierten Schwesterchromatiden zu unterschiedlichen Strukturen, wenn die Schwester-DNAs durch die teilweise Entfernung von Kohäsinen entkoppelt oder entkatifiziert werden.

Wenn die Zelle die Metaphase erreicht, sind die Schwesterchromatiden entlang der Arme nur noch lose verbunden, aber an den Zentromeren immer noch eng miteinander verbunden.

Condensin kann das DNA-Coiling verändern und die Chromosomenkondensation und die Auflösung von Schwesterchromatiden katalysieren, indem es ringförmige Strukturen bildet, die DNA-Schleifen umgeben.

Condensine sind große Proteinkomplexe, die ATP verwenden, um den Zusammenbau von Chromosomen während der Mitose zu befeuern. Sie wandeln die verworrene, formlose Masse der Post-Interphase-DNA in individualisierte Chromosomen um, indem sie chromosomale DNA verdichten, organisieren und trennen.

Die pflanzlichen und tierischen Zellen enthalten zwei Arten von Condensin-Komplexen: Condensin I und Condensin II. Beide Komplexe haben fünf Untereinheiten: zwei SMC-Untereinheiten (Structural Maintenance of Chromosomes), eine Kleisin-Untereinheit und zwei HEAT-Repeat-Untereinheiten.

Die Kernuntereinheiten von Condensin I und Condensin II sind SMC2 und SMC4. SMC-Proteine verändern die Anordnung der DNA in einer ATP-abhängigen Weise. Die anderen drei Untereinheiten – die Nicht-SMC- oder Hilfsuntereinheiten – unterscheiden sich zwischen den beiden Komplexen.

Studien, in denen Condensin bei Wirbeltieren erschöpft ist, haben gezeigt, dass Condensine I und II eine unterschiedliche Rolle bei der mitotischen Chromosomenbildung spielen. Die Entfernung von Condensin II führt zu längeren, flexibleren Chromosomen, Chromosomenverschränkung, sperriger Chromatinüberbrückung während der Anaphase und einer drastischen Verkürzung der Prophase. Im Gegensatz dazu führt die Entfernung von Condensin I zu kürzeren, breiteren Chromosomen und einer Störung der Anaphase, die weniger schwerwiegend ist, aber immer noch zu einem Versagen der Zytokinese führt.

Eine populäre Erklärung dafür, wie Condensine kompakte Chromosomen erhalten, ist das Schleifenextrusionsmodell. Dieses Modell geht davon aus, dass ein Kondensinmolekül an zwei nahe gelegene DNA-Stellen binden und sie in entgegengesetzte Richtungen schieben kann, wodurch eine wachsende DNA-Schleife entsteht. Condensine können auch miteinander interagieren, um Multimere zu bilden, die entfernte Segmente des Chromatins verbinden.

Condensin-Mutationen wurden mit verschiedenen Krebsarten in Verbindung gebracht. So entwickelten Mäuse mit einer Missense-Mutation im Gen für eine Condensin-II-Untereinheit T-Zell-Lymphome. Während die Mechanismen, durch die Condensine die chromosomale Architektur beeinflussen, noch aufgeklärt werden, sind diese Proteinkomplexe ein wesentlicher Bestandteil des Zellzyklus und des Zellüberlebens.

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