Abstract

 How sister kinetochores attach to microtubules from opposite spindle poles during mitosis (bi-orientation) remains poorly understood. In yeast, the ortholog of the Aurora B-INCENP protein kinase complex (Ipl1-Sli15) may have a role in this crucial process, because it is necessary to prevent attachment of sister kinetochores to microtubules from the same spindle pole. We investigated IPL1 function in cells that cannot replicate their chromosomes but nevertheless duplicate their spindle pole bodies (SPBs). Kinetochores detach from old SPBs and reattach to old and new SPBs with equal frequency in IPL1+ cells, but remain attached to old SPBs in ipl1 mutants. This raises the possibility that Ipl1-Sli15 facilitates bi-orientation by promoting turnover of kinetochore-SPB connections until traction of sister kinetochores toward opposite spindle poles creates tension in the surrounding chromatin.

A multisubunit complex, called cohesin, containing Smc1p, Smc3p, Scc1p, and Scc3p, is required for sister chromatid cohesion in mitotic cells. We show here that Smc3p and a meiotic version of Scc1p called Rec8p are required for cohesion between sister chromatids, for formation of axial elements, for reciprocal recombination, and for preventing hyperresection of double-strand breaks during meiosis. Both Rec8p and Smc3p colocalize with chromosome cores independently of synapsis during prophase I and largely disappear from chromosome arms after pachytene but persist in the neighborhood of centromeres until the onset of anaphase II. The eukaryotic cell's cohesion apparatus is required both for the repair of recombinogenic lesions and for chromosome segregation and therefore appears to lie at the heart of the meiotic process.

Sister chromatid cohesion is crucial for chromosome segregation during mitosis. Loss of cohesion very possibly triggers sister separation at the metaphase --> anaphase transition. This process depends on the destruction of anaphase inhibitory proteins like Pds1p (Cut2p), which is thought to liberate a sister-separating protein Esp1p (Cut1p). By looking for mutants that separate sister centromeres in the presence of Pds1p, this and a previous study have identified six proteins essential for establishing or maintaining sister chromatid cohesion. Four of these proteins, Scc1p, Scc3p, Smc1p, and Smc3p, are subunits of a 'Cohesin' complex that binds chromosomes from late G1 until the onset of anaphase. The fifth protein, Scc2p, is not a stoichiometric Cohesin subunit but it is required for Cohesin's association with chromosomes. The sixth protein, Eco1p(Ctf7p), is not a Cohesin subunit. It is necessary for the establishment of cohesion during DNA replication but not for its maintenance during G2 and M phases.

Jae Hong Seol, R.M. Renny Feldman, Wolfgang Zachariae, Anna Shevchenko, Craig C. Correll, Svetlana Lyapina, Yong Chi, Marta Galova, Jonathan Claypool, Suzanne Sandmeyer, Kim Nasmyth, Andrej Shevchenko, and Raymond J. Deshaies Division of Biology, California Institute of Technology, Pasadena, California 91125 USA; Research Institute of Molecular Pathology, A-1030 Vienna, Austria; Peptide and Protein Group European Molecular Biology Laboratory, 69012 Heidelberg, Germany; Department of Microbiology and Molecular Genetics, College of Medicine, University of California, Irvine, California 92697-4025 USA

Abstract Cohesin mediates sister chromatid cohesion to enable chromosome segregation and DNA damage repair. To perform these functions, cohesin needs to be protected from WAPL, which otherwise releases cohesin from DNA. It has been proposed that cohesin is protected from WAPL by SORORIN. However, in vivo evidence for this antagonism is missing and SORORIN is only known to exist in vertebrates and insects. It is therefore unknown how important and widespread SORORIN’s functions are. Here we report the identification of SORORIN orthologs in Schizosaccharomyces pombe (Sor1) and Arabidopsis thaliana (AtSORORIN). sor1Δ mutants display cohesion defects, which are partially alleviated by wpl1Δ. Atsororin mutant plants display dwarfism, tissue specific cohesion defects and chromosome mis-segregation. Furthermore, Atsororin mutant plants are sterile and separate sister chromatids prematurely at anaphase I. The somatic, but not the meiotic deficiencies can be alleviated by loss of WAPL. These results provide in vivo evidence for SORORIN antagonizing WAPL, reveal that SORORIN is present in organisms beyond the animal kingdom and indicate that it has acquired tissue specific functions in plants.

Abstract Cohesin mediates sister chromatid cohesion to enable chromosome segregation and DNA damage repair. To perform these functions, cohesin needs to be protected from WAPL, which otherwise releases cohesin from DNA. It has been proposed that cohesin is protected from WAPL by SORORIN. However, in vivo evidence for this antagonism is missing and SORORIN is only known to exist in vertebrates and insects. It is therefore unknown how important and widespread SORORIN’s functions are. Here we report the identification of SORORIN orthologs in Schizosaccharomyces pombe (Sor1) and Arabidopsis thaliana (AtSORORIN). sor1Δ mutants display cohesion defects, which are partially alleviated by wpl1Δ . Atsororin mutant plants display dwarfism, tissue specific cohesion defects and chromosome mis-segregation. Furthermore, Atsororin mutant plants are sterile and separate sister chromatids prematurely at anaphase I. The somatic, but not the meiotic deficiencies can be alleviated by loss of WAPL. These results provide in vivo evidence for SORORIN antagonizing WAPL, reveal that SORORIN is present in organisms beyond the animal kingdom and indicate that it has acquired tissue specific functions in plants.