Characterization of CAP-D2 and CAP-D3 condensin subunits in Arabidopsis thaliana

Abstract

Kondensine sind an der Kontraktion von Chromatin zur Bildung von Metaphase-Chromosomen beteiligt. In Hefen und Tieren wurde jedoch auch eine Beteiligung an der Interphasenchromatin- und Transkriptionsregulierung beschrieben. Die Kondensinkomplexe I und II sind auch in Arabidopsis vorhanden. In dieser Arbeit zeigen wir, dass die A. thaliana CAP-D2 (Kondensin I) und CAP-D3 (Kondensin II) -Untereinheiten in mitotisch aktiven Geweben stark exprimiert werden. Sie interagieren mit den anderen mutmaßlichen Untereinheiten der Kondensin I- oder II-Komplexe. Unsere Ergebnisse zeigen eine ähnliche Expression, Lokalisierung und Zusammensetzung der Kondensinkomplexe von A. thaliana wie in anderen höheren Eukaryoten. Frühere Experimente zeigten, dass die Reduktion von CAP-D3 während der Interphase zu einer Assoziation der Zentromer führt. Wir haben die Beteiligung von CAP-D3 an der Organisation und Transkription von Chromatin genauer analysiert. CAP-D3 verhindert die Assoziation heterochromatischer Sequenzen, beeinflusst jedoch nicht die Position der Chromozentren, die Kerngröße und die Methylierung. Wir schlagen ein Modell vor, bei dem CAP-D3 euchromatischen Schleifen versteift, und damit die Assoziation der Chromozentren verhindert.

Condensins are best known for their role shaping the chromosomes. However, other functions, as organization of interphase chromatin and transcriptional regulation, have been reported in yeasts and animals. The condensin complexes I and II are conserved in Arabidopsis thaliana. Here we show that the A. thaliana CAP-D2 (condensin I) and CAP-D3 (condensin II) subunits are highly expressed in mitotically active tissues. They interact with the other putative subunits of the condensin I or II complexes, respectively. Our research supports that the expression, localization and composition of the condensin complexes in A. thaliana are similar as in other higher eukaryotes. Previous experiments showed that the lack of CAP-D3 leads to centromere association during interphase. We analyzed in more detail the function of CAP-D3 in chromatin organization and transcription. CAP-D3 prevents the association of heterochromatic sequences but does not affect the chromocenter position at the inner nuclear membrane, as well as nuclear size and methylation. We propose a model in which CAP-D3 stiffens the euchromatic loops preventing the chromocenter association.