染色体结构维持蛋白复合体（Structural maintenance of chromosomes，SMC）在染色体空间组织维持过程中是必不可少的【1】。Cohesin以及Condensin通过挤出DNA环来组织染色体结构，但是SMC复合体在其中的作用是尚不清楚。近日，德国马克斯普朗克生物物理研究所Eugene Kim研究组在Nature 上发表了文章The Smc5/6 complex is a DNA loop extruding motor，通过使用单分子成像技术发现Smc5/6作为动力装置挤出DNA环，而且Smc5/6是作为二聚体而非单体来发挥作用。与Cohesin与Condensin不同，关于SMC复合体蛋白Smc5/6在DNA环挤出的功能研究并不多。Smc5/6主要的作用是参与同源重组介导的DNA损伤修复、促进染色体分离以及维持复制叉的稳定性等。考虑到Smc5/6复合体与Cohesin以及Condensin结构的相似性，作者们推测Smc5/6可能也会参与DNA环挤出。为此，作者们对酿酒酵母Smc5/6进行分离和纯化，从而可以检测其DNA环挤出活性。通过排阻色谱，作者们证实Smc5/6是以1:1化学计量形式存在。为了对Smc5/6对DNA环挤出能力进行观测，作者们将48.5 kbp的 λ-DNA固定在钝化玻璃表面，并使用Sytox Orange染色对DNA环挤出进行可视化，并将Smc5/6以及ATP加在玻璃表面。随后作者们发现Smc5/6能够以ATP依赖的方式进行活跃的DNA环挤出（图1）。通过可视化的方式对Smc5/6在环挤出中作用进行观察，作者们发现Smc5/6从DNA的两侧对DNA环进行挤压。Smc5/6复合体中除了Smc5/6核心结构外还包括三个亚基Nse2、Nse5/6复合体。为了对这些亚基在SMC复合体调控作用进行解析，作者们分别纯化了不包含Nse5/6或者不包含Nse2、Nse5/6的SMC复合体。作者们发现与非完整的SMC复合体与野生型的SMC复合体相比，DNA环挤出的起始速度增加了1.5倍，但是随后环增大过程没有显著的差异。这一结果说明Nse5/6负调控DNA环挤出的起始过程，但是并不影响随后环挤出的动态过程。那么Nse5/6是如何影响环挤出起始过程的呢？前文提到Smc5/6作为环挤出的动力装置需要1:1的作为二聚体存在。因此作者们猜测Nse5/6可能会影响Smc5/6的二聚体行形成。为了检测这一可能性，作者们使用质谱对Nse5/6对Smc5/6二聚体形成的影响进行检测。作者们发现在Nse5/6存在情况下Smc5/6形成二聚体的比例会大大下降。因此，Nse5/6会抑制Smc5/6的二聚化，从而抑制DNA环挤出起始。总的来说，作者们的工作发现染色体结构蛋白的复合体SMC具有作为DNA环挤出动力装置的作用，这一过程依赖于ATP水解，其机制与Cohesin与Condesin有相似之处。不同的是，Smc5/6作为协同复合体沿着DNA进行双向对称的环挤出。另外，作者们还发现SMC复合体中亚基Nse5/6会作为环挤压起始的负调节因子发挥作用，抑制Smc5/6二聚化从而抑制DNA环挤出的起始过程，但是对正在进行的DNA环挤出过程没有影响。该研究发现新的DNA环挤出可能性，同时也发现了保护基因组完整性的新途径。https://doi.org/10.1038/s41586-023-05963-3制版人：十一
1. Davidson, I. F. & Peters, J. M. Genome folding through loop extrusion by SMC complexes. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 22, 445–464 (2021).
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