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文|胡一舸编辑|胡一舸前言Smc5/6是一种有机体的基因，通过一代又一代的传递，确保每一个有机体的基因稳定。为了保证新生的细胞具有与原细胞完全一

 

文|胡一舸编辑|胡一舸前言Smc5/6是一种有机体的基因，通过一代又一代的传递，确保每一个有机体的基因稳定为了保证新生的细胞具有与原细胞完全一致的基因，需要对其进行准确的复制和定位，并对已有的DNA进行修复。

人类1x1014个细胞中，每日有成千上万种DNA损伤，其原因既有由氧化产物产生的自由基造成的损害，也有由DNA复制错误造成的损害，还有可能是由紫外线、电离辐射、化学药品等外部环境造成的然而，由于DNA损伤，无法恢复的基因变异会以RNA或蛋白的方式对细胞进行调控，进而将其传递至后代，从而引起。

细胞衰老、凋亡及肿瘤发生等。

DNA损伤修复是目前基因工程中最受关注的问题之一，新近的研究表明，染色质结构的稳定与DNA损伤的修复密切相关Smc蛋白有三种类型：Smc5/6复合物就是其中起到关键作用的物质在细胞分裂阶段，cluster蛋白。

对染色体的凝聚起重要作用；Smc5/6复合体在调节细胞周期、修复DNA损伤以及维持基因组稳定等过程中起着非常关键的调控作用。

然而，人们对于Smc5/6复合物的作用及机制却知之甚少，而对Smc5/6复合物的三维结构及其各个亚单位的作用进行解析之后有助于我们更好地了解DNA损伤修复以及维持染色体稳定的分子机理笔者就Smc5/6复合物的结构特点及其在细胞中的作用。

作一概述。

Smc5/6复合体的结构特征Smc5/6是一个由Rad18和Spr18组成的二聚体N-末端与C-末端的球形区域通过其中心的铰接区域逆向并联而成，形成了一个球形的头形区域，该区域有ATPase的活力Smc5与Smc6是两个

高度保守的基因，它们与Smc的结构类似。Nse1C末端含Ring-like区，我们提出Nse1是一种新型的泛素蛋白酶。

我们前期的工作表明，Nse1没有蛋白泛素化修饰，而Nse3则有较强的蛋白泛素化修饰Nse4是Smc5/6复合物中必不可少的一个分子，它通过与Smc形成一个稳定复合物，对复合物的稳定性起着至关重要的作用Nse5和Nse6属于Smc5/6复合体中的一个不保守的组分，其功能至今只在

酵母、拟南芥以及人类中被发现。

Smc5/6复合体的结构特征Smc5/6蛋白质复合物是以一种特殊方式结合在一起形成的三种亚复合物（见图1），Smc5-Smc6-Nse2亚复合体是整个Smc5/6复合体的核心组件,构成了整个复合体的支架。

Nse5-Nse6二聚体存在很大的多样性，我们前期研究发现，在裂殖酵母中，Nse5和Nse6与Smc5/6复合物球状头区形成二聚体在酵母中，Nse5和Nse6与Smc5/6复合物球状头区的铰链区发生互作，但二者在拟南芥及人细胞中的位置尚不清楚。

Smc5/6复合体的生物学功能研究Smc5/6在多种模型生物中被证实在DNA损伤修复，减轻复制压力，维持端粒长度，维持细胞的正常分裂与分化等过程中起着关键的调控作用。

参与DNA损伤修复DNA双链断裂是一类重要的DNA损伤类型，无法被修复的DNA双链断裂会对人体的生长发育造成很大的危害DNA双链断裂的修复方式有两条：一条是端基链接，另一条是同源重组NHEJ在有丝分裂G1阶段起着重要的功能，并将其与。

DNA损伤处的DNA损伤链相连，从而实现DNA损伤的修复。

HR是指在有丝分裂的G2/S阶段，通过染色体作为模板，通过同源重组实现DNA损伤修复Smc5/6是新近发现的参与DNA同源重组的核心分子，我们在裂殖酵母中敲除nse1后，其能够与Smc5/6结合，提示Smc5/6可能参与了。

DNA同源重组的过程。

在有丝分裂G2阶段，Smc5/6可以调控Rad50/Mre11蛋白在DNA双链断裂部位的组装，从而调控DNA双链断裂的发生在酵母中，Smc5/6能够与RecQ解旋酶Sgs1发生相互作用，并将其定向到DNA损伤部位，从而构成一个STR复合体，参与DNA双链断裂的发生。

深入的工作表明，Smc5/6不但在真菌中，还在动植物中发挥着重要的作用。

Nse2可调控Smc6及TRAX介导的DNA损伤修复另外，Nse2还可调控Smc5的泛素化修饰，参与DNA损伤修复，DNA复制，以及DNA稳定等过程我们前期研究发现，非洲爪蛙卵中存在两个新的蛋白质分子Slf1和Slf2，

它们与Rad18组成一个三元复合体；

通过募集Smc5/6来抑制DNA损伤，从而抑制染色体不稳定在拟南芥中，Nse1,3,4基因敲除后，DNA损伤修复能力显著降低Nse1在DNA损伤修复，染色体复制及稳定中发挥重要作用，但Nse1在人类及酵母中均未被发现具有泛素化作用。

缓解DNA复制压力在DNA的复制中，除了被代谢物干扰外，还会产生大量的超旋链，以及姊妹染色体的盘绕所产生的拓扑性应力，因此，必须消除超旋链并消除其对DNA的盘绕，从而实现DNA的正常复制已知Smc5/6在消除DNA超链聚集和维持姊妹染色体盘绕所需的空间位阻等方面起着关键的作用，它可以清除DNA复制所需的。

中间产物，从而使DNA复制得以正常进行。

我们前期研究发现，在酿酒酵母中，Top1和Top2共同调控DNA超螺旋结构和SCIs的清除，但Smc5/6的功能丧失后，Top2的表达发生改变；进而引起超螺旋结构和SCIs的累积，所以Smc5/6可能是Smc5/6复合体调控DNA超螺旋结构和SCIs清除的

重要机制。另外，Smc5/6复合物还能清除DNA复制过程中产生的有毒的重组中间产物，从而使DNA复制后正向移动。

在DNA复制中，由于模板与人工合成的DNA分子之间存在交叉连接，产生了一个呈“X”字形的HJ中间物，造成了DNA不能正确地进行通过对Smc5/6复合物的图谱研究，我们证实了该复合物位于一个复制交叉末端，。

并且该复合物具有“X”形结构，暗示该复合物很有可能参与了对DNA分子的修复。

我们前期工作表明，在酵母细胞内，RecQ类解旋酶可与SUMO蛋白E3复合体及Smc5/6结合，并将其蛋白去乙酰化，进而将其降解最近的报道表明，Nse5和Nse6在消除减数分裂过程中的中间产物，减轻了其复制压力。

在裂殖酵母中Smc5/6复合体的SUMO连接酶活性及其与染色体的结合依赖于Nse5-Nse6二聚体；

而且Brc1与Nse5-Nse6二聚体发生相互作用,引导Smc5/6复合体定位于DNA复制叉位点,促进Smc5/6复合体对DNA复制过程产生的错误复制的清除维持端粒长度目前关于Smc5/6复合体在端粒长度。

在调控中的作用还不清楚，仅在酵母和人类中有一些相关的报道，研究发现Smc5/6复合体存在于染色体的末端。

Smc5/6复合物中的Nse2,Smc5,Smc6基因敲除后，会引起端粒变短，进而引起细胞衰老smc6-9敲除后，在端粒酶活性升高的细胞系中，其在染色体末端发生了异常的同源重组维持细胞正常分裂细胞的正常分裂是。

生物生长和发育的基础，Smc5/6在维持细胞的正常分裂中起着关键的调控作用。

Nse2是一个重要的调节因子，它可以调节细胞周期和细胞分裂素通路，从而保证细胞的正常分裂Nse1和Nse3是植物中一个重要的调控因子，它们在植物中的作用主要表现为：Nse1和Nse3的功能丧失，造成了植物细胞分裂的。

严重障碍，从而对植物的胚状体和籽粒的发生产生不利的影响。

此外，Nse3还参与了有丝分裂期染色体的正确分离，我们前期研究中鉴定了两个Nse4的同源基因；其缺失导致减数分裂染色体分离，植株生长及籽粒发育异常，说明Nse4对减数分裂及植株生长及籽粒发育起着关键的调控作用。

在拟南芥中，smc6a和smc6b的缺失对植物的配子体和籽粒的发生有很大的影响本项目以拟南芥为研究对象，以Smc5/6为切入点，筛选并克隆了Smc5/6复合体的亚基Sni1，阐明了Smc5/6复合体在减数分裂过程中

的关键作用。其他功能新近发现，Smc5/6除了参与DNA损伤修复，DNA复制，维持端粒的稳定性，维持细胞的正常分裂外，还参与了核糖体功能的维持，细胞凋亡的调节，以及对病毒的抑制。

Nse2基因敲除后，其表达水平显著降低，核糖体RNA合成能力下降，核糖体蛋白在核内堆积，所以Nse2在核内也发挥着关键的调控作用最近，人们对Nse2的SUMO修饰进行了深入的研究，并证实了该修饰可以改变染色体构象，从而影响了相关基因的表达，从而引起。

种子死亡、花粉及种子发芽等多种疾病的发生。

我们前期研究发现，在DictyosteliumDiscoideum中，Nse4基因沉默后，UV辐射所致的细胞凋亡明显增多，而UV辐射所致的子实体数量明显增多另外，Smc5/6是一种新型的病毒抑制剂，对HBV的复制也起着关键的调控作用。

总结Smc5/6在DNA双链断裂修复，DNA复制压力，清除有害复制中间产物，以及保持端粒的稳定性等过程中起着关键的调控作用另外，Smc5/6在胚胎发育、核糖体活性及抗病毒活性等过程中发挥重要的调控作用，但具体的。

分子机理仍不明确。

目前，有关Smc5/6复合物的研究主要集中在酵母中，而在植物中则鲜见相关研究，更未见在动物学层面的研究。

目前关于Smc5/6亚基的功能还不清楚，尤其是Nse1,3,4,5,6等几个重要的蛋白质亚单位，其具体的调控机理尚不清楚，目前，Smc5/6复合物及其亚单位在体内的调控机制也没有具体的成果参考文献：[1]罗瑛,宋宜,林德玲《基因转录后调控在DNA损伤反应中的重要功能》

[2]彭莉,张飞雄《SMC蛋白的结构和功能》