title: Interaction partners and post-translational modifications of cohesin in Tetrahymena thermophila
Creators: name: Ali, Emine Ibriam
Publisher: name: :none
Year: 2018

description: Cohesin ist ein konservierter Proteinkomplex mit Funktionen bei der Chromosomensegregation, Genomorganisation, DNA Reparatur und Genregulation. Dieser Komplex besteht aus Smc1, Smc3, einem α-Kleisin und einer HEAT-Repeat Untereinheit. Bei den meisten Eukaryoten bilden unterschiedliche Untereinheiten unterschiedliche Varianten des Komplexes mit spezifischen Funktionen, jedoch nur eine Variante findet sich beim Protisten Tetrahymena thermophila. Tetrahymena hat zwei Genome: einen transkriptorisch inaktiven Keimbahn-Kern, welcher Mitosen und Meiose durchführt, und einen aktiven Soma-Kern; Cohesin wurde nur im Keimbahn-Kern gefunden. Um zu verstehen, wie ein Organismus mit einem einzigen Cohesin-Komplex auskommt, untersuchten wir die Interaktionspartner und post-transkriptionelle Modifikationen, die die Funktionen von Cohesin regulieren. Wir zeigen, dass ein vermutliches Homologes des HEAT-Repeat Proteins Scc3 mit allen bisher bekannten Cohesin-Untereinheiten interagieren kann. Der Entzug von Scc3 durch RNA-Interferenz zeigte, dass Scc3 für die Reparatur von meiotischen DNA Doppelstrangbrüchen (DSBs), die Phosphorylierung des Kleisins Rec8, und die Chromatin-Assoziation von Smc1 und Rec8 nötig ist. Weiters untersuchten wir ein Homologes von Scc2, welches bei anderen Organismen Teil des Scc2/Scc4 Cohesin Lade-Komplexes ist. Der Entzug von Scc2 enthüllte seine essentielle Rolle bei der mitotischen Chromosomensegregation, der meiotischen Teilung und der DSB Reparatur. Obwohl Tetrahymena Scc2 mit Scc3 und Rec8 interagiert, ist es nicht für ihre Assoziation mit Chromatin nötig, daher mag es eine andere Bedeutung für die Funktion des Cohesins haben. Schließlich haben wir zahlreiche post-transkriptionell modifizierte Reste an verschiedenen Cohesin-Untereinheiten gefunden. Um die Effekte reduzierter Cohesin SUMOylierung zu untersuchen, fusionierten wir die katalytische Domäne der SUMO Isopeptidase Ulp1 mit Rec8. Zellen mit dem Fusionsprotein zeigten meiotische Defekte und verminderte Chromatin-Assoziation von Rec8 bzw. Cohesin. Zusammenfassend zeigt dieser Beitrag die zahlreichen Unterschiede zwischen dem minimalistischen Cohesin Apparat des evolutionär weit entfernten Modellorganismus Tetrahymena und dem der traditionell studierten Organismen auf.
description: Cohesin is a conserved protein complex required for chromosome segregation, genome organization, DNA repair, and gene regulation. The complex consists of Smc1, Smc3, an a-kleisin and a HEAT repeat subunit. Most eukaryotes have different variants of cohesin subunits that form specific complexes to perform distinct functions. However, only a single cohesin complex is used in the protist Tetrahymena thermophila. Tetrahymena has two genomes: a transcriptionally silent germline nucleus and a transcriptionally active somatic nucleus. Cohesin has been detected only in the germline nucleus, which undergoes mitosis and meiosis. To understand how a single cohesin complex is able to function in different cellular processes, we investigated the interaction partners and post-translational modifications that regulate cohesin function. We showed that a putative homolog of the HEAT repeat protein Scc3 is able to interact with all known cohesin subunits. Depletion of Scc3 by RNA interference showed that Scc3 is required for meiotic DNA double-strand break repair (DSB), phosphorylation of the kleisin (Rec8), and chromatin association of both Smc1 and Rec8. Next, we studied a homolog of Scc2 which, in other organisms, is part of the Scc2/Scc4 cohesin loader complex. Scc2 depletion revealed that it is essential for faithful chromosome segregation in mitosis as well as meiotic progression and DSB repair. Although Tetrahymena Scc2 interacts with both Scc3 and Rec8, it is not required for their localization on chromatin, suggesting that Scc2 might have a different role in cohesin function in Tetrahymena. Finally, we found multiple post-translationally modified residues on different cohesin subunits. To study the effect of reduced cohesin SUMOylation, we fused the catalytic domain of Ulp1 (SUMO isopeptidase) to Rec8. Cells expressing the fused protein showed meiotic defects and decreased chromatin association of Rec8 (or cohesin). In summary, this study demonstrates numerous peculiarities of the minimal cohesin apparatus in the evolutionarily distant model Tetrahymena thermophila.