У S. cerevisiae сепараза кодируется геном esp1. Он был обнаружен Кимом Нэсмитом и коллегами в 1998 году[4][5].
Функция
Комплекс когезина дрожжей состоит из специализированных белков, включая Scc1.[6].
Стабильная сплочённость между сестринскими хроматидами до анафазы и их своевременное отделение в анафазе имеют решающее значение для деления клеток и наследования хромосом. У позвоночных сплоченность сестринских хроматид разрушается в 2 этапа различными механизмами. Первый этап включает в себя фосфорилирование STAG1[англ.] или STAG2[англ.] в когезиновом комплексе. Второй этап включает расщепление субъединицы когезина SCC1 (RAD21[англ.]) сепаразой, которая инициирует окончательное разделение сестринских хроматид[7].
В S. cerevisiae Esp1 кодируется esp1-1 и регулируется секурином PDS1. Две сестринские хроматиды изначально не связаны друг с другом когезиновым комплексом до начала анафазы, в течение которой митотическое веретено деления отделяет две сестринские хроматиды друг от друга, оставляя каждую из двух дочерних клеток с эквивалентным количеством сестринских хроматид. Белки, которые связывают две сестринские хроматиды, не позволяя преждевременному разделению сестринских хроматид, являются частью когезинового семейства белков. Один из этих белков, важных для сплоченности сестринских хроматид — Scc1. Esp1 является белком сепаразы, который расщепляет когезиновую субъединицу Scc1 (Rad21), что позволяет сестринским хроматидам разделиться в начале анафазы в течение митоза[5].
Регуляция
Схема сети с петлёй обратной связи для создания переключателя активации анафазы[8].
Когда клетка находится в стадии покоя (отсутствие деления), сепараза предотвращает отделение когезина путём его ассоциации с другим белком, секурином, а также фосфорилированием циклин-CDK комплексом. Это обеспечивает два уровня негативной регуляции предотвращения ненадлежащего расщепления когезина. Обратите внимание, что сепараза не может функционировать без первоначального формирования комплекса секурин-сепараза у большинства организмов. Это потому, что секурин помогает удерживать сепаразу в функциональной конформации. Тем не менее, дрожжи по-видимому, не требуют секурина для образования функциональной сепаразы, потому что анафаза наступает в дрожжах даже с удаленным секурином[6].
По сигналу анафазы секурин убиквитинируется и гидролизуется, освобождая сепаразу для дефосфорилирования комплекса APC-Cdc20. Активная сепараза может расщеплять Scc1 для освобождения сестринских хроматид.
Сепараза инициирует активацию Cdc14[англ.] в начале анафазы[9] и Cdc14 дефосфорилирует секурин, тем самым увеличивая свою эффективность в качестве субстрата для деградации. Наличие этой положительной обратной связи предлагает потенциальный механизм для предоставления анафазе расширенного переключателя поведения[8].
рисунок 4: Потенциальная схема сети с участием секурина и сепаразы для создания переключателя активации анафазы.
↑Nagase T., Seki N., Ishikawa K., Tanaka A., Nomura N. Prediction of the coding sequences of unidentified human genes. V. The coding sequences of 40 new genes (KIAA0161-KIAA0200) deduced by analysis of cDNA clones from human cell line KG-1 (англ.) // DNA Res.[англ.] : journal. — 1996. — February (vol. 3, no. 1). — P. 17—24. — doi:10.1093/dnares/3.1.17. — PMID8724849.
↑Ciosk R., Zachariae W., Michaelis C., Shevchenko A., Mann M., Nasmyth K. An ESP1/PDS1 complex regulates loss of sister chromatid cohesion at the metaphase to anaphase transition in yeast (англ.) // Cell : journal. — Cell Press, 1998. — June (vol. 93, no. 6). — P. 1067—1076. — doi:10.1016/S0092-8674(00)81211-8. — PMID9635435.
↑ 12Uhlmann F, Lottspeich F., Nasmyth K. Sister-chromatid separation at anaphase onset is promoted by cleavage of the cohesin subunit Scc1 (англ.) // Nature : journal. — 1999. — July (vol. 400, no. 6739). — P. 37—42. — doi:10.1038/21831. — PMID10403247.
↑ 12Morgan, David O. The cell cycle: principles of control (англ.). — London: Published by New Science Press in association with Oxford University Press, 2007. — ISBN 0-87893-508-8.
↑Sun Y., Kucej M., Fan H.Y., Yu H., Sun Q.Y., Zou H. Separase is recruited to mitotic chromosomes to dissolve sister chromatid cohesion in a DNA-dependent manner (англ.) // Cell : journal. — Cell Press, 2009. — April (vol. 137, no. 1). — P. 123—132. — doi:10.1016/j.cell.2009.01.040. — PMID19345191. — PMC2673135.
↑ 12Holt L.J., Krutchinsky A.N., Morgan D.O. Positive feedback sharpens the anaphase switch (англ.) // Nature. — 2008. — July (vol. 454, no. 7202). — P. 353—357. — doi:10.1038/nature07050. — PMID18552837. — PMC2636747.
↑Stegmeier F., Visintin R., Amon A. Separase, polo kinase, the kinetochore protein Slk19, and Spo12 function in a network that controls Cdc14 localization during early anaphase (англ.) // Cell : journal. — Cell Press, 2002. — January (vol. 108, no. 2). — P. 207—220. — doi:10.1016/S0092-8674(02)00618-9. — PMID11832211.
Ciosk R., Zachariae W., Michaelis C., Shevchenko A., Mann M., Nasmyth K. An ESP1/PDS1 complex regulates loss of sister chromatid cohesion at the metaphase to anaphase transition in yeast (англ.) // Cell : journal. — Cell Press, 1998. — Vol. 93, no. 6. — P. 1067—1076. — doi:10.1016/S0092-8674(00)81211-8. — PMID9635435.
Jensen S., Segal M., Clarke D., Reed S. A novel role of the budding yeast separin Esp1 in anaphase spindle elongation: evidence that proper spindle association of Esp1 is regulated by Pds1 (англ.) // J. Cell Biol.[англ.] : journal. — 2001. — Vol. 152, no. 1. — P. 27—40. — doi:10.1083/jcb.152.1.27. — PMID11149918. — PMC2193664.
Kumar P, Cheng H, Paudyal S, Nakamura V (2020). Haploinsufficiency of cohesin protease, Separase, promotes regeneration of hematopoietic stem cells in mice. STEM CELLS. doi:10.1002/stem.3280. PMID32997844.
