35.4 : Condensins

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.