The role of the Smc5/6 complex and the Mms21 SUMO Ligase in the maintenance of genomic integrity

Abstract

The Structural Maintenance of Chromosomes (SMC) Smc5/6 complex has a poorly understood function in chromosome repair and segregation. In this study, we show that the dissolution of DNA-mediated connections requires the Smc5/6 complex. smc5/6 mutants fail to remove chromosome linkages, leading to gross chromosome segregation defects. Besides, we show that these connections are mainly due to the accumulation of recombination intermediates and replication forks, and are not mediated by catenanes. Our assay demonstrates that the Smc5/6 complex is capable of promoting chromosome disjunction in metaphase-arrested cells, thus restoring chromosome segregation. The Smc5/6 complex is also the docking site for a SUMO E3 ligase, a feature that highlights its potential signalling skills. Our initial characterization of the lysines targeted by SUMO suggests that Smc5 SUMOylation is required for its recruitment to sites of DNA damage and proper DNA repair. The activity of the SUMO ligase is induced in response to DNA damage, a phenomenon that requires the presence of an active homologous recombination pathway. Our results also show that the SUMO ligase domain is required for chromosome disjunction, and indicate that the Smc5/6-Mms21 complex operates as a giant SUMO ligase.

El complejo de mantenimiento estructural de los cromosomas (SMC) Smc5/6 tiene una función pobremente entendida en la reparación y segregación de cromosomas. En este estudio, mostramos que la disolución de conexiones mediadas por ADN requiere el complejo Smc5/6. Los mutantes del complejo Smc5/6 presentan fallos en la resolución de uniones cromosómicas, lo que provoca una mala segregación. Además, mostramos que estas conexiones se deben principalmente a la acumulación de intermedios de recombinación y a horquillas de replicación, y no por encadenados. Demostramos que el complejo Smc5/6 es capaz de promover la disolución de estas uniones en células paradas en metafase, restaurando así la segregación cromosómica. Nuestra caracterización inicial de las lisinas diana por SUMOilación sugiere que la SUMOilación de Smc5 es necesaria para su reclutamiento a los sitios de daño en el ADN y para su adecuada reparación. La actividad de la SUMO ligasa se induce en respuesta a daño en el ADN, un fenómeno que requiere la presencia de una vía de recombinación homóloga activa. Nuestros resultados también muestran que el dominio SUMO ligasa es necesario para la segregación cromosómica, e indican que el complejo Smc5/6-Mms21 funciona como una SUMO ligasa gigante.

El complex de manteniment estructural dels cromosomes (SMC) Smc5/6 té una funció pobrament entesa en la reparació i segregació dels cromosomes. En aquest estudi, mostrem que la dissolució de connexions mitjançades per ADN requereix el complex Smc5/6. Els mutants del complex Smc5/6 presenten errors en la resolució d’unions cromosòmiques, fet que provoca una mala segregació. A més, mostrem que aquestes connexions es deuen principalment a l’acumulació d’intermedis de recombinació i a forquilles de replicació, i no per encadenats. demostrem que el complex Smc5/6 és capaç de promoure la dissolució d’aquestes unions en cèl·lules aturades en metafase, restaurant així la segregació cromosòmica. La nostra caracterització inicial de les lisines diana per SUMOilació suggereix que la SUMOilació de Smc5 és necessària per al seu reclutament als llocs de dany en l’ADN i per a la seva adequada reparació. L’activitat de la SUMO lligasa s’indueix en resposta a dany en l’ADN, un fenomen que requereix la presència d'una via de recombinació homòloga activa. Els nostres resultats també mostren que el domini SUMO ligasa és necessari per a la segregació cromosòmica, i indiquen que el complex Smc5/6-Mms21 funciona com una SUMO lligasa gegant.