SMC5

SMC5 или белок структурной поддержки хромосом номер пять (англ. Structural maintenance of chromosomes protein 5) — это белок, который у человека кодируется геном SMC5^[5][6].

SMC5
Идентификаторы
Псевдонимы	SMC5, SMC5L1, structural maintenance of chromosomes 5
Внешние ID	OMIM: 609386 MGI: 2385088 HomoloGene: 41009 GeneCards: SMC5
Расположение гена (человек) Хр. 9-я хромосома человека[1] Локус 9q21.12 Начало 70,258,978 bp[1] Конец 70,354,873 bp[1]
Расположение гена (Мышь) Хр. 19-я хромосома мыши[2] Локус 19|19 B Начало 23,183,815 bp[2] Конец 23,251,261 bp[2]
Паттерн экспрессии РНК Bgee Человек Мышь (ортолог) Наибольшая экспрессия в sural nerve ventricular zone body of pancreas epithelium of nasopharynx mucosa of paranasal sinus Наибольшая экспрессия в seminiferous tubule tail of embryo neural layer of retina lateral septal nucleus maxillary prominence ventricular zone Дополнительные справочные данные BioGPS н/д
Генная онтология Молекулярная функция нуклеотид-связывающий связывание с белками плазмы АТФ-связанные Компонент клетки site of double-strand break PML body Smc5-Smc6 complex хромосома Теломеры межклеточные контакты Гранулы интерхроматина клеточное ядро нуклеоплазма ядерные спеклы гоносомы Биологический процесс DNA recombination positive regulation of maintenance of mitotic sister chromatid cohesion cellular response to DNA damage stimulus деление клетки telomere maintenance via recombination клеточное старение positive regulation of chromosome segregation double-strand break repair via homologous recombination клеточный цикл double-strand break repair via nonhomologous end joining репарация ДНК sister chromatid cohesion Источники: Amigo, QuickGO
Ортологи Вид Человек Мышь Entrez 23137 226026 Ensembl ENSG00000198887 ENSMUSG00000024943 UniProt Q8IY18 Q8CG46 RefSeq (мРНК) NM_015110 NM_001252684 NM_001252685 NM_153808 RefSeq (белок) NP_055925 NP_001239613 NP_001239614 NP_722503 Локус (UCSC) Chr 9: 70.26 – 70.35 Mb Chr 19: 23.18 – 23.25 Mb Поиск по PubMed Искать[3] Искать[4]
Информация в Викиданных
Смотреть (человек) Смотреть (мышь)

Участвует в альтернативном удлинении теломер, которое приводит к образованию раковых клеток^[7].

Длина полипептидной цепи белка составляет 1101 аминокислотных остатков, а молекулярная масса — 128806 Да^[8].

Сложные механизмы структурного поддержания хромосом, лежащие в основе динамики хроматина, неизвестны, и новые открытия проливают свет на различные функции^[9]. SMC-комплекс опосредует дальние взаимодействия, которые обеспечивают сворачивание хроматина более высокого порядка в интерфазе. SMC-комплекс обладает АТФазной активностью, консервативным клейзином, а также регуляторными субъединицами. SMC-белковые комплексы участвуют в репарации ДНК, транскрипционных путях, регуляции сегрегации хромосом и иммунитете у арабидопсиса. У эукариот структурное обеспечение хромосом состоит из комплексов когезина (SMC1 И SMC3), конденсина (SMC2 и SMC4) и SMC5/6.

Структура

Здесь показано расположение белков Nse в комплексе SMC5/6 у почкующихся и делящихся дрожжей. Это изображение не включает Nse2, поскольку его положение в комплексе в настоящее время не известно.

Комплекс SMC5/6 был обнаружен у делящихся дрожжей. RAD18 (SMC6), ген повреждения ДНК у делящихся дрожжей, также кодирует SMC-белки и образует гетеродимерный комплекс с белком Spr18 (SMC5)^[10][11].

У дрожжей комплекс SMC5/6 имеет субъединицы, которые состоят из SMC5, SMC6 и шести белков неструктурного поддержания хромосом (NSE).

Субъединицы Nse

Субъединицы Nse1-Nse3-Nse4 соединяют головки белков Smc5 и Smc6 и позволяют комплексу связывать молекулу ДНК. Nse5 и Nse6 образуют субкомплекс, который локализуется на головке комплекса SMC5/6 у почкующихся дрожжей Saccharomyces cerevisiae и на петлях комплекса SMC5/6 у дрожжей деления Schizosaccharomyces pombe. Субкомплекс Nse5/6 необходим для репликации S. cerevisiae, но не был охарактеризован как важный для S. pombe. Ортологичные Nse5-Nse6 белки существуют и у других эукариот, а именно ASAP1-SNI1 у Arabidopsis thaliana и SLF1-SLF2 у человека, которые, как полагают, выполняют функции, сходные с их аналогами Nse. Локализация SLF1 и SLF2 в комплексе SMC5/6 человека неизвестна^[12][13].

Локализация в различных организмах

Комплекс Smc5/6 имеет способы локализации, которые не являются в значительной степени консервативными. У человека комплекс локализуется на вирусных последовательностях ДНК с помощью факторов локализации SMC5/6 1 и 2 (SLF1 и SLF2), что способствует устойчивости к вирусам^[14]. У растения A. thaliana этот гетеродимер может быть локализован на двуцепочечных разрывах для гомологичной рекомбинации с помощью комплекса SWI3B пути SWI/SNF^[15]. После локализации на ДНК комплекс SCM5/6 неспецифически связывается с ~20 парами оснований ДНК^[16].

Роль в рекомбинации и мейозе

Белки SMC5 и SMC6 образуют гетеродимерную кольцевую структуру и вместе с другими элементами, не относящимися к SMC, образуют комплекс SMC-5/6.

У червя Caenorhabditis elegans этот комплекс взаимодействует с геликазой HIM-6 (BLM), способствуя промежуточному процессингу мейотической рекомбинации и созреванию хромосом^[17]. Комплекс SMC-5/6 в ооцитах мышей важен для образования сегрегационных бивалентов во время мейоза^[18].

У людей синдром поломки хромосом, характеризующийся тяжёлым заболеванием лёгких в раннем детстве, связан с мутацией в одном из компонентов комплекса SMC-5/6^[19]. В клетках пациентов наблюдаются хромосомные перестройки, микроядра, чувствительность к повреждениям ДНК и дефектная гомологичная рекомбинация.

Примечания

1. GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000198887 - Ensembl, May 2017
2. GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000024943 - Ensembl, May 2017
3. Ссылка на публикацию человека на PubMed:  (неопр.) Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
4. Ссылка на публикацию мыши на PubMed:  (неопр.) Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
5. Nagase T., Ishikawa K., Miyajima N., Tanaka A., Kotani H., Nomura N., Ohara O. Prediction of the coding sequences of unidentified human genes. IX. The complete sequences of 100 new cDNA clones from brain which can code for large proteins in vitro (англ.) // DNA Res^[англ.] : journal. — 1998. — August (vol. 5, no. 1). — P. 31—9. — doi:10.1093/dnares/5.1.31. — PMID 9628581.
6. Entrez Gene: SMC5 structural maintenance of chromosomes 5  (неопр.). Архивировано 5 декабря 2010 года.
7. Potts P.R., Yu H. The SMC5/6 complex maintains telomere length in ALT cancer cells through SUMOylation of telomere-binding proteins (англ.) // Nat. Struct. Mol. Biol. : journal. — 2007. — Vol. 14, no. 7. — P. 581—590. — doi:10.1038/nsmb1259. — PMID 17589526.
8. UniProt, Q8IY18 (англ.). Дата обращения: 19 декабря 2023. Архивировано 19 декабря 2023 года.
9. Jeppsson K, Kanno T, Shirahige K, Sjögren C (September 2014). "The maintenance of chromosome structure: positioning and functioning of SMC complexes". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 15 (9): 601—14. doi:10.1038/nrm3857. PMID 25145851. S2CID 23908801.
10. Lehmann A. R., Walicka M., Griffiths D. J., Murray J. M., Watts F. Z., McCready S., Carr A. M. The rad18 gene of Schizosaccharomyces pombe defines a new subgroup of the SMC superfamily involved in DNA repair. (англ.) // Molecular And Cellular Biology. — 1995. — December (vol. 15, no. 12). — P. 7067—7080. — doi:10.1128/MCB.15.12.7067. — PMID 8524274. [исправить]
11. Fousteri M. I., Lehmann A. R. A novel SMC protein complex in Schizosaccharomyces pombe contains the Rad18 DNA repair protein. (англ.) // The EMBO Journal. — 2000. — 3 April (vol. 19, no. 7). — P. 1691—1702. — doi:10.1093/emboj/19.7.1691. — PMID 10747036. [исправить]
12. Yan, Shunping; Wang, Wei; Marqués, Jorge; Mohan, Rajinikanth; Saleh, Abdelaty; Durrant, Wendy E.; Song, Junqi; Dong, Xinnian (2013-11-21). "Salicylic Acid Activates DNA Damage Responses to Potentiate Plant Immunity". Molecular Cell (англ.). 52 (4): 602—610. doi:10.1016/j.molcel.2013.09.019. ISSN 1097-2765. PMC 3863363. PMID 24207055.
13. Diaz, Mariana; Pecinka, Ales (2018-01-12). "Scaffolding for Repair: Understanding Molecular Functions of the SMC5/6 Complex". Genes (англ.). 9 (1): 36. doi:10.3390/genes9010036. ISSN 2073-4425. PMC 5793187. PMID 29329249.
14. Oravcová, Martina; Nie, Minghua; Zilio, Nicola; Maeda, Shintaro; Jami-Alahmadi, Yasaman; Lazzerini-Denchi, Eros; Wohlschlegel, James A; Ulrich, Helle D; Otomo, Takanori; Boddy, Michael N (2022-11-14). Chiolo, Irene E; Tyler, Jessica K (eds.). "The Nse5/6-like SIMC1-SLF2 complex localizes SMC5/6 to viral replication centers". eLife. 11: e79676. doi:10.7554/eLife.79676. ISSN 2050-084X. PMC 9708086. PMID 36373674.
15. Jiang, Jieming; Mao, Ning; Hu, Huan; Tang, Jiahang; Han, Danlu; Liu, Song; Wu, Qian; Liu, Yiyang; Peng, Changlian; Lai, Jianbin; Yang, Chengwei (2019-07-23). "A SWI/SNF subunit regulates chromosomal dissociation of structural maintenance complex 5 during DNA repair in plant cells". Proceedings of the National Academy of Sciences (англ.). 116 (30): 15288—15296. Bibcode:2019PNAS..11615288J. doi:10.1073/pnas.1900308116. ISSN 0027-8424. PMC 6660752. PMID 31285327.
16. Yu, You; Li, Shibai; Ser, Zheng; Kuang, Huihui; Than, Thane; Guan, Danying; Zhao, Xiaolan; Patel, Dinshaw J. (2022-06-07). "Cryo-EM structure of DNA-bound Smc5/6 reveals DNA clamping enabled by multi-subunit conformational changes". Proceedings of the National Academy of Sciences (англ.). 119 (23): e2202799119. Bibcode:2022PNAS..11902799Y. doi:10.1073/pnas.2202799119. ISSN 0027-8424. PMC 9191643. PMID 35648833.
17. Ye Hong, Remi Sonneville, Ana Agostinho, Bettina Meier, Bin Wang. The SMC-5/6 Complex and the HIM-6 (BLM) Helicase Synergistically Promote Meiotic Recombination Intermediate Processing and Chromosome Maturation during Caenorhabditis elegans Meiosis // PLoS genetics. — 2016-03. — Т. 12, вып. 3. — С. e1005872. — ISSN 1553-7404. — doi:10.1371/journal.pgen.1005872. Архивировано 4 июня 2021 года.
18. Grace Hwang, Fengyun Sun, Marilyn O'Brien, John J. Eppig, Mary Ann Handel. SMC5/6 is required for the formation of segregation-competent bivalent chromosomes during meiosis I in mouse oocytes // Development (Cambridge, England). — 2017-05-01. — Т. 144, вып. 9. — С. 1648–1660. — ISSN 1477-9129. — doi:10.1242/dev.145607. Архивировано 4 июня 2021 года.
19. van der Crabben SN, Hennus MP, McGregor GA, Ritter DI, Nagamani SC, Wells OS, Harakalova M, Chinn IK, Alt A, Vondrova L, Hochstenbach R, van Montfrans JM, Terheggen-Lagro SW, van Lieshout S, van Roosmalen MJ, Renkens I, Duran K, Nijman IJ, Kloosterman WP, Hennekam E, Orange JS, van Hasselt PM, Wheeler DA, Palecek JJ, Lehmann AR, Oliver AW, Pearl LH, Plon SE, Murray JM, van Haaften G (2016). "Destabilized SMC5/6 complex leads to chromosome breakage syndrome with severe lung disease". J. Clin. Invest. 126 (8): 2881—92. doi:10.1172/JCI82890. PMC 4966312. PMID 27427983.