Analysis of ATP-Dependent Association of the Smc5/6 Complex with Chromatin

Abstract

Els complexes SMC tenen una funció essencial en l’organització dels cromosomes durant la divisió cel·lular. El complex Smc5/6 compleix un paper en la prevenció i eliminació d’estructures que connecten les cromàtides germanes. En aquesta tesi, hem estudiat els mecanismes moleculars implicats en la unió d’aquest complex a l’ADN i hem descrit que: s’uneix a cromatina durant la replicació de l’ADN i la mitosi, especialment en cèl·lules defectives en el template switch i depenent de la integritat del complex i la seva funció ATPasa. A més, utilitzant un mutant d’Smc5 incapaç d’hidrolitzar ATP, hem determinat que el complex s’uneix, originalment, en orígens de replicació, regions de transcripció convergent i l’ADN ribosomal. Hem descrit, també, que aquest mateix mutant de l’ATPasa genera problemes en la segregació del genoma, creant estructures patològiques en l’ADN. Finalment, demostrem que l’ATPasa d’Smc5/6 té un comportament asimètric.

Los complejos SMC tienen una función esencial en la organización de los cromosomas durante la división celular. El complejo Smc5/6 cumple un papel en la prevención y eliminación de estructuras que conectan las cromátides hermanas. En esta tesis hemos estudiado los mecanismos moleculares implicados en la unión de este complejo al ADN i hemos descrito que: se une a cromatina durante la replicación del ADN i mitosis, especialmente en células defectivas en el template switch y dependiendo de la integridad del complejo y su función ATPasa. Además, utilizando un mutante de Smc5 incapaz de hidrolizar ATP, hemos determinado que el complejo se une, originalmente, en orígenes de replicación, regiones de transcripción convergente y el ADN ribosomal. Hemos descrito, también, que este mismo mutante de la ATPasa genera problemas en la segregación del genoma, creando estructuras patológicas en el ADN. Finalmente, demostramos que la ATPasa de Smc5/6 tiene un comportamiento asimétrico.

The SMC complexes have an essential function organizing chromosomes during the cell division. The Sm5/6 complex plays a role in the prevention and elimination of structures that connect the sister chromatids. In this thesis, we have studied the molecular mechanisms underlying the binding of this complex to DNA and we expose that: the complex binds to chromatin during DNA replication and mitosis, especially in cells defective in template switch and it depends on the integrity of the complex and its ATPase activity. Moreover, using a Smc5 mutant unable to hydrolyze ATP, we have determined the original loading sites of the complex onto DNA at origins of replication, convergent transcription sites and the ribosomal DNA. We have also described that this ATPase mutant generates problems during genomic segregation, promoting the formation of pathological structures on the DNA. Finally, we prove that the ATPase of the Smc5/6 complex has an asymmetric behavior.