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Insight into the role of CENP-N in kinetcohore structure and function

Pentakota, Satya Krishna

Accurate chromosome segregation requires the assembly of kinetochores, large multiprotein complexes that are built on the centromeres. A key step in this process involves the assembly of the constitutive centromere-associated network (CCAN) on CENP-A, a histone H3 variant that is enriched at the centromeres. The CCAN is composed of 16 protein components which can be subdivided into four functional groups: the CENP-LN complex, the CENP-HIKM complex, the CENP-OPQUR complex and the CENP-TWSX complex. Two kinetochore proteins, CENP-C and CENP-N are known to specifically recognize CENP-ANCP. Although the CENP-LN complex is known to interact with CENP-ANCP, the mechanistic basis for its interaction with CENP-ANCP or other kinetochore proteins remains poorly understood. This study provides insights into the organization of CENP-LN complex within the CCAN using biochemical, structural and in vivo approaches. Our results unravel the structural basis for the specific recognition of the CENP-A specific L1 loop by CENPN. Additionally, we also have identified that the so-called PEST domain in the Nterminal half of CENP-C (a major component of the CCAN and a direct CENP-A binder), interacts directly with the CENP-LN complex. Furthermore, this study demonstrates that stable and sustained kinetochore localization of the CENP-LN complex requires its interactions with both CENP-ANCP and CENP-C. In summary, this work describes the mechanism by which the CENP-LN complex interacts with CENP-ANCP and CENP-C. The obtained results significantly advance our understanding of the functional role of the CENP-LN complex within the CCAN network, which is required for the kinetochore assembly.

Für die korrekte Trennung der Chromosomen während der Zellteilung müssen große Multiproteinkomplexe, sogenannte Kinetochore, an den Zentromeren der Chromosomen gebildet werden. Ein entscheidender Schritt dieses kritischen Prozesses ist die Bildung des konstitutiv Zentromer-assoziierten Netzwerks (constitutive centromere-associated network, CCAN) an dem Nukleosome CENP-A, einer Variante des Histons H3, welche vor allem an den Zentromeren lokalisiert ist. Das CCAN Netzwerk besteht aus insgesamt 16 Proteinen die in vier funktionelle Gruppen eingeteilt werden können: den CENP-LN Komplex, sowie die Proteinkomplexe CENP-HIKM, CENP-OPQUR und CENP-TWSX. Die Kinetochor proteine, CENP-C und CENP-N sind für die spezifische Erkennung des CENP-ANCP Nukleosomes verantwortlich. Obwohl bekannt ist, dass der CENP-LN Komplex mit CENP-ANCP direkt interagiert, ist über die mechanistische Grundlage dieser Interaktion ebenso wenig bekannt wie über die Interaktion zwischen CENP-ANCP mit anderen Proteinen des Kinetochores. Die hier vorliegende Arbeit nutzt biochemische, strukturbiologische und in vivo Verfahren um die Organisation des CENP-LN Komplexes innerhalb des CCAN Netzwerkes aufzuklären. Die erhaltenen Resultate erklären die strukturelle Basis für die spezifische Erkennung der L1-Region von CENP-A durch CENP-N. Zusätzlich kann gezeigt werden, dass die sogenannte PEST-Domäne in der N-terminalen Hälfte von CENP-C (ein wichtiges Protein des CCAN Netzwerkes und ein Interaktionspartner von CENP-A) direkt mit dem CENP-LN Komplex interagiert. Weiterhin wird ersichtlich, dass sowohl die Interaktion mit CENP-ANCP als auch mit CENP-C die Voraussetzung für eine stabile und dauerhafte Lokalisierung des CENP-LN Komplexes innerhalb des Kinetochores ist. Zusammengefasst beschreibt diese Arbeit den Interaktionsmechanismus des CENP-LN Komplexes mit CENP-ANCP und CENP-C. Die präsentierten Ergebnisse fördern das Verständnis für die funktionelle Rolle des CENP-LN Komplexes innerhalb des CCAN Netzwerkes, welches für die ordentliche Assemblierung des gesamten Kinetochores notwendig ist.

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Pentakota, Satya Krishna: Insight into the role of CENP-N in kinetcohore structure and function. 2019.

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