Cohesin is an evolutionarily conserved multi-subunit protein complex involved in sister chromatid cohesion and separation during mitosis. Rad21/Scc1 is an essential subunit of cohesin, but its function and regulation in metazoan development is not well understood. Here, I show that Verthandi (Vtd), the Drosophila homolog of the Scc1 subunit of the cohesin complex, is required for mitosis and organ development depending on the catalytic subunit of PP2A encoded by microtubule star (mts). Double heterozygous mts and vtd mutations show synergistic genetic interaction, resulting in severe mitotic defects during nuclear division cycles in syncytial embryos. Reduction of Mts and Vtd also synergistically impaired mitotic cell division in cellularized embryos. In wing development, double knockdown of Mts and Vtd causes severe reduction of Cut expression, leading to loss of wing margin tissues. Reduction of Mts or Twins (Tws), a regulatory subunit of PP2A, decreased the level of Vtd in wing disc. Inhibition of the proteasome function restored the Vtd level reduced by the inhibition of PP2A and partially suppressed the mitotic defects of mts and vtd heterozygous double mutants. Taken together, this work provides evidence that PP2A is required for the Vtd functions in mitosis and organ growth by directly regulating the Vtd stability through proteasomal degradation pathway.
Cohesin은 세포 분열 동안 자매 염색 분체 (sister chromatid)의 응집과 분리에 관여하는 유전적으로 매우 잘 보전되어있는 단백질들의 집합체이다. Rad21/Scc1은 cohesin의 중요한 구성 단백질이지만, 후생동물에서 Rad21/Scc1의 기능과 그와 관련된 조절이 어떻게 이루어지는 지에 대해서는 부분적으로 알려져 있다. 본 연구는 초파리 Scc1 단백질인 Verthandi (Vtd, 효모 cohesin 집합체의 Scc1 subunit의 초파리 상동 단백질)가 PP2A의 catalytic subunit인 microtubule star (mts)와 함께 세포분열과 기관발생 과정에 필요하다는 것을 보여준다. mts와 vtd 이 두 유전자 돌연변이가 같이 존재하는 이형 접합체는 상호 작용하는 유전적 관계를 보이며, 이러한 두 유전자 돌연변이의 상호 작용하는 관계는 초파리 발생 초기의 융합 배아에서 일어나는 핵 분열 과정에서 심각한 결함을 보이게 한다. Mts와 Vtd의 감소 역시 서로 상호 작용하여, Mts와 Vtd의 감소는 세포들이 구획화 된 초파리 배아에서 일어나는 세포분열에서도 심각한 결함을 일으킨다. 배아발생 단계 후, 날개 기관 발생에서 Mts와 Vtd가 동시에 감소하게 되면 Cut 발현이 심각하게 감소하게 되며, 이러한 Mts와 Vtd의 감소는 날개 가장자리 조직의 심각한 손실을 일으키게 된다. 초파리 날개 성충판에서 Mts 또는 PP2A의 regulatory subunit인 Tws의 감소는 Vtd 양을 감소시킨다. 단백질분해효소복합체인 proteasome의 기능을 저해하면 PP2A 억제로 인해 감소한 Vtd 양이 회복되며, mts와 vtd 두 유전자 돌연변이가 같이 존재하는 이형 접합체의 세포 분열 결함을 부분적으로 억제할 수 있다. 이러한 사실들을 종합하면, 본 연구는 PP2A가 단백질분해효소복합체 proteasome에 의한 Vtd 분해를 억제 조절함으로써, 세포 분열과 기관 발생에서 Vtd가 가지는 기능들을 수행하는데 반드시 필요하다는 증거를 제시한다.
