Klärung der Mechanismen der Genregulation durch SMC Proteinkomplexe
Biochemie
Strukturbiologie
Zellbiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Dosiskompensationsmechanismen gewährleisten die ausgeglichene Expression von Genen zwischen den Geschlechtern mit einer unterschiedlichen Anzahl an X-Chromosomen. In Caenorhabditis elegans wird dieses Gleichgewicht durch den Dosiskompensationskomplex (DCC) aufrechterhalten, der aus Condensin IDC, einem Mitglied er Familie der Strukturkomplexe zur Erhaltung der Chromosomenstruktur (SMC), und Proteinen zur Geschlechtsbestimmung der Dosiskompensation (SDC) besteht. Wir zeigen, dass SDC-Proteine sowohl in vivo als auch in vitro phasenseparierte Kondensate bilden. Unsere Ergebnisse heben die entscheidende Rolle einer großen intrinsisch ungeordneten Region mit positiv geladenen Bereichen in einem der SDC-Proteine hervor, die für die Kondensatbildung und die Gendosiskompensation unerlässlich ist. Darüber hinaus beschreiben wir die Schnittstelle zwischen SDC-Proteinen und Condensin IDC und klären deren Struktur mittels Kryo-Elektronenmikroskopie auf. Wir zeigen weiterhin, dass Condensin IDC aktiv DNA-Schleifen extrudiert, vergleichbar mit der Aktivität anderer SMC-Proteinkomplexe, und bestimmen die Struktur seines DNA-Motors bis nahe der atomaren Auflösung. Basierend auf diesen Ergebnissen schlagen wir ein Modell vor, das der SMC-vermittelten DNA-Schleifenextrusion eine neue Funktion zuweist, um eine chromosomenweite Regulation der Genexpression zu ermöglichen.
