コンデンシン
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原核生物にも単純なつくりをしたコンデンシン複合体が存在することから、コンデンシンの進化的起源はヒストンのそれよりも古いことになる。また、コンデンシン I とコンデンシン II の両者が現存する真核生物に広く保存されていることは、真核生物の最後の共通祖先(last eukaryotic common ancestor: LECA)が既に2つのコンデンシン複合体を有していたことを示唆する。一部の生物種(酵母等)では進化の過程でコンデンシン II が失われたと考えるのが妥当である。
では、なぜ多くの真核細胞には2つのコンデンシン複合体が存在するのであろう。上記のように、体細胞分裂に対する2つのコンデンシンの貢献の重みは種によって異なる。哺乳類では両者が同程度の重みをもっているものの、多くの生物種ではコンデンシン I がより重要な役割を果たしている。
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アフリカツメガエル卵から精製されたコンデンシン I は、ATP加水分解活性をもち、その活性は DNA への結合によって促進される。さらに重要なことに、ATP加水分解に依存して 2重鎖DNA に正のねじれを導入することができる(この活性は、正のDNA超らせん化活性、あるいはポジティブ・スーパーコイリング [positive supercoiling] 活性と呼ばれることも多いが、コンデンシンはDNAを切断・再結合することはできないので、いわゆるトポイソメラーゼ活性とは異なることに注意したい)。また、この活性は、Cdk1キナーゼを介したリン酸化によって分裂期特異的に促進されることから、分裂期の染色体凝縮に直接関与する本質的な反応のひとつであると考えられている。コンデンシンは、この活性を通してDNAの折り畳みに関与するとともに、II 型トポイソメラーゼによる姉妹染色分体の分割と分離を促進しているのかもしれない。一方、単分子DNA操作技術を用いると、コンデンシンがATPの加水分解に依存してDNAを凝縮させることをリアルタイムで観察することも可能である。また最近になって、出芽酵母のコンデンシン I が、ATP加水分解に依存して2重鎖DNA上を移動するモーター様活性を持つこと、DNAを「押し出して」ループを形成する(loop extrusion)活性を持つことが相次いで報告されている。
コンデンシンによるループ押出し活性の分子メカニズムについては現在活発に研究されているが、未だコンセンサスが得られるには至っていない。
コンデンシンのサブユニットは細胞周期依存的に様々な翻訳後修飾を受ける。なかでも分裂期におけるリン酸化が一番よく研究されている。
コンデンシン I のスーパーコイリング活性と染色体構築活性にはCdk1によるリン酸化が必須である。しかし、活性化に必須なリン酸化のターゲットとなるサブユニットや部位(およびそれらの数)は明らかになっていない。Cdk1の主なターゲットであるS/TP配列はコンデンシンサブユニットの末端に位置する天然変性領域(intrinsically disordered regions: IDRs)に集中する傾向にあるが、その分布や生体内制御における貢献は種によって大きく異なる。例えば、分裂酵母ではSMC4サブユニットN末端のリン酸化が分裂期におけるコンデンシンの核内移行を制御する。出芽酵母のコンデンシンは細胞周期を通じて核内に局在するが、SMC4サブユニットN末端のリン酸化は染色体結合のダイナミクスの制御に関わる。