Uma parte fundamental da vida é a capacidade de uma célula de replicar seu genoma e se dividir; esses processos ocorrem em duas fases principais do ciclo celular.

Primeiro, durante a fase S, o DNA cromossômico é duplicado. Durante a fase M, os cromossomos duplicados são separados e distribuídos para duas células-filhas geneticamente idênticas.

Após a fase S, o DNA das cromátides irmãs é muito longo e emaranhado. Separar as cromátides irmãs nesse estado pode levar a quebras cromossômicas, segregação inadequada e até morte celular.

Para evitar essa crise potencial, a célula dedica uma quantidade substancial de energia durante a mitose inicial para reorganizar gradualmente as cromátides irmãs em estruturas mais curtas que se separam mais facilmente.

Essa reorganização depende da condensina, um complexo proteico envolvido na condensação dos cromossomos.

A condensina consiste em cinco subunidades. Em eucariotos, as duas subunidades principais, SMC2 e SMC4, são conectadas em seus domínios de cabeça ATPase pelas outras três subunidades: uma kleisina e duas subunidades de repetição HEAT.

As condensinas usam a energia gerada pela hidrólise do ATP para promover dois processos principais que facilitam a separação das cromátides irmãs: condensação cromossômica e resolução das cromátides irmãs.

Durante a condensação cromossômica, as cromátides ficam bem compactadas. Durante a resolução das cromátides irmãs, as cromátides irmãs condensadas tornam-se estruturas distintas quando os DNAs irmãos são desligados, ou decatenados, pela remoção parcial de coesinas.

No momento em que a célula atinge a metáfase, as cromátides irmãs estão apenas frouxamente conectadas ao longo dos braços, mas ainda estão fortemente ligadas nos centrômeros.

A condensina pode alterar o enrolamento do DNA e catalisar a condensação dos cromossomos e a resolução da cromátide irmã, formando estruturas em anéis que circundam as alças do DNA.

As condensinas são grandes complexos proteicos que usam ATP para alimentar a montagem dos cromossomos durante a mitose. Eles transformam a massa emaranhada e disforme do DNA pós-interfase em cromossomos individualizados, compactando, organizando e segregando o DNA cromossômico.

As células vegetais e animais contêm dois tipos de complexos de condensina - condensina I e condensina II. Ambos os complexos têm cinco subunidades: duas subunidades SMC (Manutenção Estrutural dos Cromossomos), uma subunidade kleisin e duas subunidades de repetição HEAT.

As subunidades centrais da condensina I e da condensina II são SMC2 e SMC4. As proteínas SMC alteram o arranjo do DNA de maneira dependente de ATP. As outras três subunidades - as subunidades não-SMC ou auxiliares - diferem entre os dois complexos.

Estudos em que a condensina de vertebrados é esgotada mostraram papéis distintos para as condensinas I e II na formação de cromossomos mitóticos. A remoção da condensina II resulta em cromossomos mais longos e flexíveis, emaranhamento cromossômico, ponte volumosa da cromatina durante a anáfase e um encurtamento drástico da prófase. Em contraste, a remoção da condensina I leva a cromossomos mais curtos e mais largos e a uma ruptura da anáfase que é menos grave, mas ainda resulta em falha da citocinese.

Uma explicação popular de como as condensinas compactam os cromossomos é o modelo de extrusão em loop. Este modelo postula que uma molécula de condensina pode se ligar a dois locais de DNA próximos e deslizá-los em direções opostas, criando um loop de DNA crescente. As condensinas também podem interagir umas com as outras para formar multímeros que ligam segmentos distantes da cromatina.

As mutações da condensina têm sido associadas a vários tipos de câncer. Por exemplo, camundongos com uma mutação missense no gene para uma subunidade de condensina II desenvolveram linfomas de células T. Embora os mecanismos pelos quais as condensinas influenciam a arquitetura cromossômica ainda estejam sendo elucidados, esses complexos proteicos são essenciais para o ciclo celular e a sobrevivência celular.

Tags

PLAYLIST