التكثيف

تحتوي العديد من الخلايا حقيقية النواة على نوعين مختلفين من مركبات الكوندنسين، يُعرفان باسم الكوندنسين الأول والكوندنسين الثاني ، ويتكون كل منهما من خمس وحدات فرعية (الشكل 2). ^{[ 3 ] [ 4 ]} يشترك الكوندنسين الأول والثاني في نفس زوج الوحدات الفرعية الأساسية، SMC2 وSMC4، وكلاهما ينتمي إلى عائلة كبيرة من إنزيمات ATPase الكروموسومية ، والمعروفة باسم بروتينات SMC (اختصارًا لـ "الصيانة الهيكلية للكروموسومات"). ^{[ 5 ] [ 6 ]} يحتوي كل مركب على مجموعة مميزة من الوحدات الفرعية التنظيمية غير التابعة لـ SMC ( وحدة فرعية من نوع كليسين ^{[ 7 ]} وزوج من وحدات تكرار HEAT ). ^{[ 8 ]} كلا المركبين كبيران، حيث تبلغ كتلتهما الجزيئية الإجمالية 650-700 كيلو دالتون.

تُعدّ الوحدات الفرعية الأساسية للكوندنسينات (SMC2 وSMC4) محفوظةً بين جميع أنواع حقيقيات النوى التي دُرست حتى الآن. كما أن الوحدات الفرعية غير التابعة لـSMC، والفريدة للكوندنسين I، محفوظةٌ أيضًا بين حقيقيات النوى ، إلا أن وجود الوحدات الفرعية غير التابعة لـSMC، والفريدة للكوندنسين II، يختلف اختلافًا كبيرًا بين الأنواع.

• على سبيل المثال، لا تمتلك ذبابة الفاكهة (دروسوفيلا ميلانوغاستر) جين الوحدة الفرعية CAP-G2 من الكوندنسين II. ^{[ 9 ]} كما تفتقر أنواع أخرى من الحشرات غالبًا إلى جينات الوحدات الفرعية CAP-D3 و/أو CAP-H، مما يشير إلى أن الوحدات الفرعية غير SMC الخاصة بالكوندنسين II قد خضعت لضغط انتقائي عالٍ خلال تطور الحشرات. ^{[ 10 ]}
• تمتلك الدودة الأسطوانية Caenorhabditis elegans كلاً من الكوندنسين الأول والثاني. إلا أن هذا النوع فريد من نوعه لوجود مُركّب ثالث (وثيق الصلة بالكوندنسين الأول) يُشارك في تنظيم الجينات على مستوى الكروموسوم ، أي تعويض الجرعة . ^{[ 11 ]} في هذا المُركّب، المعروف باسم مُركّب الكوندنسين الأول ^DC ، تُستبدل الوحدة الفرعية SMC4 الأصلية بمُتغيرها DPY-27 (الشكل 2). علاوة على ذلك، يبدو أن الكوندنسين الأول في هذا الكائن الحي يلعب دورًا في تنظيم الكروموسومات في الطور البيني، وهو دور مُماثل وظيفيًا لدور الكوهيسين في الفقاريات. ^{[ 12 ]}
• تفتقر بعض الأنواع، مثل الفطريات (مثل خميرة التبرعم Saccharomyces cerevisiae وخميرة الانشطار Schizosaccharomyces pombe )، إلى جميع الوحدات التنظيمية الخاصة بالكوندنسين II. ^{[ 13 ] [ 14 ]} من ناحية أخرى، فإن الطحلب الأحمر البدائي وحيد الخلية Cyanidioschyzon merolae ، الذي يُقارن حجم جينومه بحجم جينوم الخميرة، يحتوي على كل من الكوندنسين I وII. ^{[ 15 ]} وبالتالي، لا توجد علاقة واضحة بين وجود الكوندنسين II وحجم الجينومات حقيقية النواة.
• يمتلك نبات رشاد أذن الفأر (Arabidopsis thaliana) اثنين من الجينات المتماثلة SMC2، وهما CAP-E1 و CAP-E2. ^{[ 16 ]} في حين أن الطفرات في أي من الجينين على حدة لا تؤثر بشكل كبير على النمو، فإن الطفرة المزدوجة تؤدي إلى موت الجنين.
• يحتوي الهدبي Tetrahymena thermophila على الكوندنسين I فقط. ومع ذلك، توجد نظائر متعددة لاثنين من وحداته التنظيمية (CAP-D2 وCAP-H)، ويتمركز بعضها تحديدًا إما في النواة الكبيرة (المسؤولة عن التعبير الجيني) أو النواة الصغيرة (المسؤولة عن التكاثر). ^{[ 17 ]} وبالتالي، يمتلك هذا النوع معقدات كوندنسين I متعددة ذات وحدات تنظيمية مختلفة وتُظهر تمركزًا نوويًا متميزًا. ^{[ 18 ]} هذه خاصية فريدة جدًا لا توجد في الأنواع الأخرى.

يلخص الجدول التالي أسماء الوحدات الفرعية لمركب SMC في الكائنات الحية النموذجية حقيقية النواة.

يُعدّ الكوندنسين أحدَ مُركّبات بروتين SMC الرئيسية الثلاثة الموجودة في حقيقيات النوى. أما المُركّبان الآخران فهما: الكوهيسين ، الذي يُشارك في تماسك الكروماتيدات الشقيقة وتنظيم الكروموسومات في الطور البيني؛ ومُركّب SMC5/6 ، الذي يعمل في إصلاح الحمض النووي وفصل الكروموسومات . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

SMC-ScpAB : توجد معقدات بروتينية شبيهة بالكوندنسين أيضًا في بدائيات النوى ، حيث تساهم في تنظيم وفصل الكروموسومات ( النوكلييدات ). يُعد معقد SMC-ScpAB (الشكل 3، يسار) المثال الأكثر دراسةً ^{[ 19 ]} ، والذي يُعتبر السلف التطوري لمعقدات الكوندنسين في حقيقيات النوى. بالمقارنة مع نظائره في حقيقيات النوى، يتميز معقد SMC-ScpAB ببنية أبسط. فعلى سبيل المثال، بينما تحتوي الكوندنسينات في حقيقيات النوى على ثنائي غير متجانس من SMC، تُشكل بروتينات SMC في بدائيات النوى ثنائيًا متجانسًا. من بين الوحدات التنظيمية، ينتمي ScpA إلى عائلة الكليسين ^{[ 7 ]} ، مما يشير إلى أن البنية الثلاثية الأساسية لمعقد SMC-كليسين محفوظة عبر بدائيات النوى وحقيقيات النوى. على النقيض من ذلك، يُصنف ScpB كعضو في عائلة العناصر المزدوجة المتفاعلة مع الكلايسين (kite)، ^{[ 20 ]} والتي تختلف بنيوياً عن الوحدات الفرعية ذات التكرارات الحرارية (HEAT) الموجودة في المكثفات حقيقية النواة. ^{[ 8 ] [ 21 ]}

MukBEF : بينما تمتلك معظم البكتيريا والعتائق معقد SMC–ScpAB، فإن مجموعة فرعية من غاما بروتيوبكتيريا ، بما في ذلك الإشريكية القولونية ، تمتلك معقد SMC مميزًا يُعرف باسم MukBEF. ^{[ 22 ]} يشكل MukBEF ثنائيًا من الثنائيات من خلال عملية التثني التي تتوسطها الوحدة الفرعية MukF من الكلايسين (الشكل 3، في المنتصف). تنتمي الوحدة الفرعية الثالثة، MukE، إلى عائلة الكايت. على الرغم من أن التشابه في التسلسل بين الوحدات الفرعية لـ MukBEF وتلك الخاصة بـ SMC–ScpAB منخفض، إلا أن بنيتهما الجزيئية العامة التي لوحظت بواسطة المجهر الإلكتروني ^{[ 23 ]} والعيوب الظاهرية في الطفرات ^{[ 24 ] [ 25 ]} تشير إلى أنهما متماثلان وظيفيًا. ولذلك، يُشار إليهما غالبًا بشكل جماعي باسم مكثفات بدائيات النوى.

MksBEF / Wadjet : في الآونة الأخيرة، تم الإبلاغ عن نوع ثالث من معقدات SMC البكتيرية (يُسمى MksBEF)، وهو مشابه بنيويًا لـ MukBEF. ^{[ 26 ]} تمتلك بكتيريا الزائفة الزنجارية كلاً من SMC–ScpAB وMksBEF، واللذان يُساهمان في تنظيم الكروموسومات وفصلها عبر آليات متميزة. ^{[ 27 ]} في المقابل، في بكتيريا Corynebacterium glutamicum ، يكون SMC–ScpAB مسؤولاً عن بنية الكروموسومات وفصلها، بينما يتخصص MksBEF، إلى جانب الوحدة الفرعية للنيوكلياز MksG، في الدفاع ضد البلازميدات . ^{[ 28 ] [ 29 ]} يُعد معقد MksBEFG متماثلًا مع معقد JetABCD في بكتيريا Bacillus cereus ^{[ 30 ] [ 31 ]} ومعقد EptABCD في بكتيريا Mycobacterium smegmatis . ^{[ 32 ]} هذه المركبات، التي تؤدي وظيفة مشتركة في الدفاع عن البلازميد، يشار إليها مجتمعة باسم مركبات Wadjet (الشكل 3، على اليمين).

يلخص الجدول التالي أسماء الوحدات الفرعية لمركب SMC في الكائنات الحية النموذجية بدائية النواة.

من بين الأنشطة الجزيئية المتعددة المنسوبة إلى الكوندنسينات، ربما تكون أكثرها وضوحًا قدرتها على ضغط الحمض النووي عن طريق طيه، مما يقلل من طوله الفعال. في الواقع، أظهرت تجربة مبكرة على جزيء واحد باستخدام الملاقط المغناطيسية أن الكوندنسين I المُستخلص من مستخلصات الطور الاستوائي لبيض الضفدع الأفريقي (Xenopus) يُقصر طول الحمض النووي بشكل فعال بطريقة تعتمد على تحلل الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، ويمكن ملاحظة هذه العملية في الوقت الحقيقي. ^{[ 51 ]} ومؤخرًا، لوحظت عملية ضغط مماثلة، وإن كانت أقل ديناميكية، بوساطة كوندنسين الخميرة المتبرعمة في نفس الإعداد التجريبي. ^{[ 52 ]} علاوة على ذلك، كشفت فحوصات تعتمد على الملاقط الضوئية، تجمع بين معالجة الحمض النووي على مستوى الجزيء الواحد ومستخلصات بيض الضفدع الأفريقي (Xenopus) ، أن الكوندنسينات تُساهم بشكل رئيسي في أنشطة ضغط الحمض النووي المتعددة الموجودة في المستخلصات الانقسامية. ^{[ 53 ]}

أظهرت دراسات مبكرة باستخدام الكوندنسين الأول المُستخلص من بيض الضفدع الأفريقي (Xenopus) أن هذا المركب يُدخل التواءات فائقة موجبة في الحمض النووي المزدوج بطريقة تعتمد على تحلل الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، في وجود إنزيمات التوبويزوميراز من النوع الأول . ^{[ 54 ]} على الرغم من أن هذا النشاط يُوصف غالبًا بأنه التفاف فائق موجب للحمض النووي، إلا أنه يختلف جوهريًا عن نشاط إنزيمات التوبويزوميراز، نظرًا لأن الكوندنسين الأول يفتقر إلى نشاط قطع الحمض النووي وإعادة ربطه. وقد لوحظت أنشطة مماثلة أيضًا مع مركبات الكوندنسين من الديدان الأسطوانية والخميرة المتبرعمة . ^{[ 55 ] [ 56 ]} علاوة على ذلك، أظهر فحص مُعدَّل مُدمج مع إنزيم توبويزوميراز من النوع الثاني أن كوندنسين الأول من الضفدع الأفريقي ( Xenopus ) قادر على توليد التواءات فائقة "ثنائية الاتجاه" بطريقة تعتمد على تحلل الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP). ^{[ 57 ]} تُحفَّز هذه الأنشطة بواسطة الفسفرة بوساطة Cdk1 في المختبر ، مما يشير إلى أنها قد تُشكِّل آلية أساسية وراء تكثيف الكروموسومات أثناء الانقسام المتساوي . ^{[ 57 ] [ 58 ]} من خلال نشاط الالتفاف الفائق هذا ، قد لا يُسهِّل الكوندنسين تكثيف الكروماتين فحسب، بل يُعزِّز أيضًا فصل الكروماتيدات الشقيقة عن طريق مساعدة عمل توبويزوميراز II . ^{[ 59 ]}

من بين الأنشطة البيوكيميائية المتنوعة للكوندنسينات، حظي تكوين الحلقات باهتمام كبير مؤخرًا. وقد طُرح مفهوم تكوين الحلقات ، حيث تقوم الكوندنسينات بـ"إخراج" الحمض النووي بنشاط لتشكيل حلقات، نظريًا لأول مرة، ثم دُعم لاحقًا بواسطة محاكاة حاسوبية. ^{[ 60 ]} تجريبيًا، تبين أن كوندنسين الخميرة المتبرعمة ينتقل على طول الحمض النووي المزدوج بطريقة تعتمد على تحلل الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP). ^{[ 61 ]} وسرعان ما تبع ذلك تصوير مباشر لتكوين الحلقات ، حيث يقوم الكوندنسين بإخراج حلقات الحمض النووي وتوسيعها بمرور الوقت. ^{[ 61 ]} علاوة على ذلك، تبين أن الكوندنسين يتجاوز معقدات كوندنسين أخرى عند اصطدامه بجزيء الحمض النووي نفسه، ^{[ 62 ]} بل ويجتاز عوائق كبيرة تتجاوز حجمه بشكل ملحوظ. ^{[ 63 ]}

تُعدّ الآلية الجزيئية الكامنة وراء بروز الحلقات بواسطة الكوندنسينات مجالًا بحثيًا نشطًا، وقد بدأت تظهر رؤى جديدة من الدراسات البنيوية أيضًا. ^{[ 64 ] [ 65 ]} تشير النماذج الحالية إلى أن وحدات فرعية متعددة من الكوندنسين تتفاعل مع الحمض النووي بطريقة منسقة، مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بدورة إنزيم ATPase للوحدات الفرعية الأساسية لـ SMC. ^{[ 44 ] [ 46 ] [ 49 ]} يُعتقد أن هذه التفاعلات معقدة ميكانيكيًا وديناميكية للغاية. تشير بعض الأدلة أيضًا إلى وجود صلة محتملة بين بروز الحلقات بوساطة الكوندنسينات والالتفاف الفائق ، ^{[ 66 ] [ 67 ] [ 68 ]} على الرغم من أن الآلية الدقيقة لهذه الصلة لا تزال غير واضحة. علاوة على ذلك، لم يتم بعد توضيح ما إذا كان فسفرة وحدات الكوندنسينات الخاصة بالانقسام الخلوي تُعدّل نشاط بروز الحلقات، وكيفية حدوث ذلك .

على الرغم من أن الأدلة المتراكمة تدعم نموذج بثق الحلقة ، إلا أن الأدلة المباشرة على حدوثه داخل الكائن الحي لا تزال غير متوفرة. وكبديل، تم اقتراح آلية تُسمى "التقاط الحلقة" (أو "التقاط الانتشار"). ^{[ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]} في هذا النموذج، يرتبط مُركّب الكوندنسين في البداية بقطعة واحدة من الحمض النووي، ثم يلتقط قطعة ثانية من الحمض النووي تقترب منه على طول جزيء الحمض النووي نفسه، مُشكّلاً بذلك حلقة من الحمض النووي. على عكس بثق الحلقة ، لا يتطلب التقاط الحلقة انتقالًا نشطًا على طول الحمض النووي؛ بل تتشكل الحلقات من خلال التقلبات الديناميكية الحرارية. قد لا يكون التقاط الحلقة وبثقها متنافيين بالضرورة، وقد يعملان بالتوازي داخل الخلايا لتعزيز تكوين حلقات الحمض النووي وتوسعها.

تم إثبات نشاطي الالتفاف الفائق وتكوين الحلقات لبروتين الكوندنسين بشكل أساسي من خلال تجارب باستخدام الحمض النووي العاري كركيزة. وللتحقق من وظيفة الكوندنسين في ظروف أقرب إلى الظروف الفيزيولوجية، تم استخدام اختبار قوي في المختبر باستخدام مستخلصات بيض الضفدع الأفريقي (Xenopus) . ^{[ 3 ]} في هذا النظام، تُستخدم مستخلصات الطور الاستوائي المُحضّرة من بيض الضفدع الأفريقي غير المخصب لمحاكاة تجميع الكروموسومات الانقسامية في أنبوب اختبار . ومن خلال استنزاف الكوندنسين الداخلي من المستخلصات مناعيًا وتزويدها بمركبات الكوندنسين المؤتلفة من النوع البري أو الطافر، يستطيع الباحثون تقييم مساهمة وحدات فرعية أو طفرات محددة في نشاط تجميع الكروموسومات. وقد أظهر هذا النظام أن كلاً من ارتباط ATP وتحلله بواسطة الوحدات الفرعية SMC للكوندنسين I ضروريان لتجميع الكروموسومات. كما كشفت الدراسة أن التأثيرات المتضادة لوحدتي HEAT-repeat الفرعيتين، بالإضافة إلى تفاعلات الكوندنسين-كوندنسين، ضرورية للتنظيم الديناميكي لمحاور الكروموسومات. ^{[ 72 ] [ 73 ] [ 74 ]} علاوة على ذلك، تبين أن الهيستونات الرابطة تتنافس مع الكوندنسينات، مما يؤثر على شكل الكروموسوم في هذا النظام. ^{[ 75 ]} والجدير بالذكر أنه حتى في ظل ظروف نقص النيوكليوسومات ، فإن المستخلص قادر على تجميع تراكيب شبيهة بالكروموسومات بطريقة تعتمد على الكوندنسينات وإنزيم توبويزوميراز II . ^{[ 76 ]} تشير هذه الملاحظة إلى أن الكوندنسينات تمتلك نشاطًا ذا أهمية بيولوجية على الحمض النووي الخالي من النيوكليوسومات، مما يسلط الضوء بشكل أكبر على دورها المحوري في بنية الكروموسومات بما يتجاوز تفاعلها مع القوالب الكروماتينية.

في الآونة الأخيرة، تم تطوير نظام لإعادة تكوين الكروموسومات في المختبر باستخدام بروتينات نقية، مما يؤكد الدور الأساسي للكوندنسين الأول في تجميع الكروموسومات. ^{[ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]} في هذا النظام، يمكن إعادة تكوين الكروموسومات من ركيزة بسيطة (نوى الحيوانات المنوية) بإضافة ستة مكونات نقية فقط: الهستونات الأساسية ، وثلاثة أنواع من مرافقات الهستون ، وتوبويزوميراز II ، والكوندنسين الأول. ولكي يمارس الكوندنسين الأول نشاطه في تجميع الكروموسومات في هذا النظام، يجب أن يتم فسفرته بواسطة كيناز الانقسام الخلوي سيكلين B-Cdk1 . من بين البروتينات المرافقة للهيستون الأساسية التي تم تحديدها، يقوم FACT (يسهل نسخ الكروماتين) بزعزعة استقرار النيوكليوسومات وإعادة تجميعها بشكل مؤقت، مما يسهل طي ألياف النيوكليوسوم بواسطة الكوندنسين الأول والتوبويزوميراز الثاني .

ما مدى تشابه أو اختلاف الأنشطة الجزيئية للكوندنسين الأول والكوندنسين الثاني؟ يشترك كلا المركبين في نفس الوحدتين الفرعيتين SMC (SMC2 وSMC4)، لكن لكل منهما مجموعة مميزة من ثلاث وحدات فرعية غير SMC (انظر الشكل 2). يُعتقد أن الاختلافات الطفيفة في توازن هذه الوحدات الفرعية غير SMC هي المسؤولة عن الاختلافات في سرعة تكوين الحلقات ^{[ 80 ]} ونشاط تجميع الكروموسومات ^{[ 72 ] [ 73 ] [ 81 ] [ 82 ]} بين المركبين. ومن المثير للاهتمام أن الدراسات التجريبية أظهرت أنه من خلال إدخال طفرات محددة، من الممكن تحويل الكوندنسين الأول إلى مركب ذي نشاط مشابه للكوندنسين الثاني. وبالمثل، يمكن هندسة الكوندنسين الثاني ليُظهر خصائص مشابهة للكوندنسين الأول. ^{[ 82 ]}

أُجريت العديد من الدراسات التي استخدمت النمذجة الرياضية والمحاكاة الحاسوبية لتجميع الكروموسومات أثناء الانقسام الخلوي، استنادًا إلى الأنشطة الجزيئية للكوندنسينات. ومن بين هذه الدراسات، نذكر النمذجة القائمة على بروز الحلقات ^{[ 60 ]} ، والتقاط الحلقات ^{[ 69 ]} ، ومزيج من تكوين الحلقات وتفاعلات الكوندنسين-كوندنسين ^{[ 83 ]} ، والتجاذب الناتج عن الربط ^{[ 84 ] .}

في خلايا الأنسجة البشرية المزروعة، يتم تنظيم مُركّبي الكوندنسين بشكلٍ مختلف خلال دورة الانقسام الخلوي ( الشكل 5). ^{[ 85 ] [ 86 ]} يتواجد الكوندنسين II داخل نواة الخلية خلال الطور البيني ، ويشارك في مرحلة مبكرة من تكثيف الكروموسومات داخل نواة الطور التمهيدي . من ناحية أخرى، يتواجد الكوندنسين I في السيتوبلازم خلال الطور البيني، ولا يصل إلى الكروموسومات إلا بعد تحلل الغلاف النووي (NEBD) في نهاية الطور التمهيدي. خلال الطورين ما قبل الاستوائي والاستوائي ، يتعاون الكوندنسين I والكوندنسين II لتكوين كروموسومات عصوية الشكل، حيث ينفصل الكروماتيدان الشقيقان تمامًا.

تُلاحَظ هذه الديناميكيات التفاضلية للمركبين في مستخلصات بيض الضفدع الأفريقي ^{[ 87 ]} ، وبويضات الفئران ^{[ 88 ]} ، والخلايا الجذعية العصبية ^{[ 89 ]،} مما يشير إلى أنها جزء من آلية تنظيمية أساسية محفوظة بين مختلف الكائنات الحية وأنواع الخلايا. في الواقع، أظهرت دراسات حديثة أن التموضع القسري للكوندنسين الأول في نواة الخلية في الطور البيني قد يؤدي إلى انفصال غير طبيعي للكروموسومات أثناء الانقسام المتساوي اللاحق ^{[ 90 ]} . من المرجح أن هذه الآلية تضمن العمل المنظم للمركبين، أي الكوندنسين الثاني أولًا ثم الكوندنسين الأول لاحقًا ^{[ 91 ] .}

في كروموسومات الطور الاستوائي ، يتواجد كل من الكوندنسين الأول والثاني بكثافة على المحور المركزي بشكل غير متداخل (الشكل 6). تُظهر تجارب الاستنزاف في الكائنات الحية ^{[ 4 ] [ 89 ] [ 92 ]} وتجارب الاستنزاف المناعي في مستخلصات بيض الضفدع الأفريقي ^{[ 87 ]} أن للمركبين وظائف متميزة في تجميع كروموسومات الطور الاستوائي. لا تتوقف الخلايا التي تعاني من نقص في وظائف الكوندنسين عند مرحلة محددة من دورة الخلية، بل تُظهر عيوبًا في فصل الكروموسومات (مثل جسور الطور الانفصالي) وتمر بانقسام خلوي غير طبيعي. ^{[ 93 ]}

يختلف احتياج الخلايا إلى الكوندنسين الأول والثاني في الانقسام المتساوي بين الأنواع.

• في الفئران ( Mus musculus )، يُعد كل من الكوندنسين الأول والكوندنسين الثاني ضروريين لنمو الجنين، كما أظهرت تجارب تعطيل الجينات. ^{[ 89 ]} يُظهر المركبان وظائف متداخلة جزئيًا ولكنها متميزة أيضًا أثناء الانقسام المتساوي .
• تمتلك الطحالب الحمراء البدائية C. merolae ^{[ 15 ]} والنبات الأرضي A. thaliana ^{[ 94 ]} كلاً من condensin I و II، ومع ذلك فإن condensin II غير ضروري لفصل الكروموسومات الانقسامي في هذه الأنواع.
• في المراحل الجنينية المبكرة للديدان الأسطوانية C. elegans ، يلعب الكوندنسين II دورًا رئيسيًا، مما يعكس فعليًا العلاقة الوظيفية المعتادة بين المركبين. ^{[ 11 ]} قد يرتبط هذا بالكروموسومات الهولوسنترية للكائن الحي، حيث تتوزع الحركيات على طول الكروموسوم بأكمله.
• في ذبابة الفاكهة (Drosophila melanogaster) ، يغيب أحد الوحدات الفرعية الخاصة بالكوندنسين II (CAP-G2). أما الوحدات الفرعية المتبقية من الكوندنسين II، وهما CAP-D3 وCAP-H2، فليست ضرورية للانقسام المتساوي، لكنها تلعب أدوارًا مهمة في الانقسام الاختزالي . ^{[ 95 ]}
• تفتقر بعض الفطريات، بما في ذلك S. cerevisiae و S. pombe ، إلى الكوندنسين II تمامًا. ^{[ 13 ] [ 14 ]} في هذه الكائنات الحية، يعمل الكوندنسين I في كل من الانقسام المتساوي والانقسام الاختزالي .

تُقدّم هذه الاختلافات الخاصة بكل نوع رؤى قيّمة حول تطور بنية الكروموسوم وحجم الجينوم (انظر أيضًا قسم " الآثار التطورية "). يلخص الجدول التالي متطلبات الكوندنسين الأول والثاني أثناء الانقسام المتساوي في الكائنات الحية النموذجية حقيقية النواة.

أصبح من الممكن مؤخرًا رصد التغيرات البنيوية للكروموسومات المرتبطة بدورة الخلية باستخدام طريقة جينومية تُعرف باسم Hi-C ( التقاط بنية الكروموسوم عالي الإنتاجية ). ^{[ 96 ]} وقد دُرست آثار نقص الكوندنسين على بنية الكروموسوم في الخميرة المتبرعمة، ^{[ 97 ] [ 98 ]} والخميرة الانشطارية، ^{[ 99 ] [ 100 ]} وخلايا الدجاج DT40. ^{[ 101 ]} وتؤكد نتائج هذه الدراسات بقوة على الدور المحوري الذي تلعبه الكوندنسينات في تجميع الكروموسومات أثناء الانقسام المتساوي، وأن للكوندنسين الأول والثاني وظائف متميزة في هذه العملية. علاوة على ذلك، تسمح تحليلات التصوير الكمي للباحثين بحساب عدد معقدات الكوندنسين الموجودة على كروموسومات الطور الاستوائي البشري. ^{[ 102 ]}

تؤدي الكوندنسينات أدوارًا مهمة في تجميع الكروموسومات وانفصالها في الانقسام الاختزالي . وقد نُشرت دراسات جينية في الخميرة (Saccharomyces cerevisiae ) ^{[ 103 ]} ، وذبابة الفاكهة (Drosophila melanogaster ) ^{[ 104 ] [ 105 ]} ، والديدان الأسطوانية (Caenorhabditis elegans ) ^{[ 106 ]} . وفي الفئران، دُرست متطلبات وحدات الكوندنسين الفرعية في الانقسام الاختزالي من خلال تجارب الحجب بوساطة الأجسام المضادة ^{[ 88 ]} وتحليلات تعطيل الجينات المشروط ^{[ 107 ]} . في الانقسام الاختزالي الأول لدى الثدييات، يبدو أن المساهمة الوظيفية للكوندنسين الثاني أكبر من تلك الخاصة بالكوندنسين الأول. ومع ذلك، وكما هو موضح في الانقسام المتساوي ^{[ 89 ]} ، فإن لمركبي الكوندنسين وظائف متداخلة وغير متداخلة في الانقسام الاختزالي أيضًا. وعلى عكس الكوهيسين ، لم تُحدد حتى الآن أي وحدات فرعية خاصة بالانقسام الاختزالي من الكوندنسينات.

يخضع نشاط الكوندنسين للتنظيم المكاني والزماني أثناء دورة الخلية ، على الرغم من أن أنماط التنظيم المحددة تختلف بين الأنواع.

• تمتلك معظم الفطريات مُركّب كوندنسين واحدًا فقط. وتخضع العديد من أنواع الفطريات لانقسام خلوي مغلق، حيث يبقى الغلاف النووي سليمًا طوال فترة الانقسام . في فطر الخميرة (S. cerevisiae) ، يبقى الكوندنسين في النواة طوال دورة الخلية، وينشط أثناء الانقسام الخلوي لتعزيز تكثيف الكروموسومات (الشكل 7). في المقابل، في فطر الانشطار ( S. pombe )، يتمركز الكوندنسين في السيتوبلازم خلال الطور البيني، وينتقل إلى النواة عند بدء الانقسام الخلوي، حيث يحفز تكثيف الكروموسومات (الشكل 7). ^{[ 13 ]}
• في خلايا الفقاريات، يتمركز الكوندنسين II في النواة ، بينما يتواجد الكوندنسين I في السيتوبلازم خلال الطور البيني (الشكل 7). يبدأ تكثيف الكروموسومات في الطور التمهيدي ، قبل تحلل الغلاف النووي ، ويُحفز في البداية بواسطة الكوندنسين II. عند تحلل الغلاف النووي في الطور ما قبل الاستوائي ، يصل الكوندنسين I إلى الكروماتين؛ ومنذ تلك اللحظة فصاعدًا، يعمل كلا مُركبي الكوندنسين بشكل تعاوني في تعزيز تكثيف الكروموسومات . ^{[ 85 ] [ 86 ]}

تخضع وحدات الكوندنسين الفرعية لتعديلات ما بعد الترجمة (PTMs) المختلفة بطريقة تعتمد على دورة الخلية . ^{[ 121 ]} ومن بين هذه التعديلات، يُعدّ الفسفرة أثناء الانقسام المتساوي الأكثر دراسةً. تميل أنماط الفسفرة الأولية التي يستهدفها Cdk1 ، وهي تسلسلات S/TP، إلى التواجد بكثرة في المناطق غير المنظمة جوهريًا (IDRs) الموجودة في نهايات وحدات الكوندنسين الفرعية. ^{[ 122 ]} ومع ذلك، يختلف توزيع هذه الأنماط ومساهماتها الوظيفية في التنظيم الحيوي اختلافًا كبيرًا بين الأنواع.

• في الخميرة S. cerevisiae ، يُعتقد أن فسفرة المنطقة الطرفية N للوحدة الفرعية SMC4 تلعب دورًا في تنظيم ديناميكيات ارتباط الكروماتين. ^{[ 123 ] [ 124 ]}
• في فطر S. pombe ، تشارك عملية الفسفرة في الطرف الأميني لبروتين SMC4 في التحكم في انتقال الكوندنسين إلى النواة أثناء الانقسام المتساوي. ^{[ 13 ]}
• في الفقاريات ، ثبت أن الفسفرة المعتمدة على Cdk1 ضرورية لنشاط الالتفاف الفائق للكوندنسين I ^{[ 57 ] [ 58 ]} ولنشاطه في تجميع الكروموسومات. ^{[ 77 ]} كما أظهرت تجارب باستخدام مستخلصات بيض الضفدع الأفريقي (Xenopus) أن فسفرة المنطقة الطرفية N للوحدة الفرعية CAP-H تساهم، جزئيًا على الأقل، في التنظيم الخاص بالانقسام المتساوي لارتباط الكوندنسين I بالكروموسومات (الشكل 10، يسار). ^{[ 125 ]} ومؤخرًا، أدت تحليلات باستخدام نظام مُعاد تكوينه إلى اقتراح نموذج تنظيمي ثنائي الخطوات للكوندنسين I، يتوسطه الفسفرة وإزالة الفسفرة في مواقع متميزة. ^{[ 79 ]} يشير هذا النموذج إلى آلية تنظيمية غير متماثلة يتم فيها تنشيط الكوندنسين I بحذر من خلال الفسفرة التدريجية ، ولكن يتم تعطيله بسرعة من خلال إزالة الفسفرة . قد يساهم هذا التنظيم في حصر حالة النشاط العالي لبروتين الكوندنسين الأول في نافذة زمنية محدودة أثناء الانقسام الخلوي.
• في الكوندنسين II، تشارك فسفرة المنطقة الطرفية C للوحدة الفرعية CAP-D3 بواسطة Cdk1 في تنظيم نشاط المركب (الشكل 9، يمين). ^{[ 126 ] [ 127 ] [ 81 ] [ 82 ]} كما تم تحديد CAP-D3 كركيزة لبروتين فوسفاتاز PP2A -B55. ^{[ 128 ]}

بالإضافة إلى Cdk1 ، تورطت كينازات أخرى في تنظيم الكوندنسين في العديد من الكائنات الحية. بالنسبة للكوندنسين I، ثبت أن كيناز أورورا B ^{[ 129 ] [ 130 ]} وكيناز بولو (Polo) ^{[ 56 ]} يعملان كمنظمات إيجابية، بينما يعمل كيناز الكازين 2 (CK2) كمنظم سلبي. ^{[ 131 ]} أما بالنسبة للكوندنسين II، فقد أشير إلى تورط كل من Polo ^{[ 132 ]} وكيناز نقطة تفتيش المغزل Mps1 ^{[ 133 ] .}

في الآونة الأخيرة، اكتسبت تسلسلات الأحماض الأمينية القصيرة المعروفة باسم الزخارف الخطية القصيرة (SLiMs) اهتمامًا باعتبارها منظمات رئيسية لوظيفة الكوندنسين.

• في الخميرة S. cerevisiae ، تعمل SLiMs في Sgo1 و Lrs4 على تجنيد الكوندنسين إلى المناطق المحيطة بالسنترومير و rDNA، على التوالي، من خلال التفاعلات مع الوحدة الفرعية CAP-G. ^{[ 134 ]}
• في الكوندنسين البشري الأول، تبين أن نمطًا شبيهًا بـ SLiM يقع في المنطقة الطرفية الأمينية لـ CAP-H يلعب دورًا أساسيًا في التثبيط الذاتي للمركب. ^{[ 125 ]} وكشفت دراسات لاحقة أن هذا النمط، بالإضافة إلى المنطقة الطرفية الكربوكسيلية لـ CAP-D2، يتفاعل مع CAP-G، وأن نمط SLiM الخاص بالكروموكينيزين KIF4A ينافس هذا التفاعل، مما يؤدي إلى تخفيف القيد التثبيطي على نشاط الكوندنسين الأول. ^{[ 135 ]}
• في الكوندنسين II البشري، يتفاعل نطاق SLiM في البروتين MCPH1 المرتبط بصغر الرأس مع CAP-G2، مما يساهم في تثبيط نشاط الكوندنسين II في الطور البيني. ^{[ 136 ] [ 137 ]} أثناء الانقسام المتساوي، يتنافس نطاق SLiM في M18BP1 ، وهو وحدة فرعية من مركب Mis18 المسؤول عن تحميل CENP-A في السنتروميرات ، مع نطاق SLiM الخاص بـ MCPH1، مما يؤدي إلى تنشيط الكوندنسين II. ^{[ 138 ]}

يتم تنظيم هذه التفاعلات التي تتوسطها SLiM بشكل أكبر عن طريق فسفرة الموتيف نفسه أو المناطق المحيطة به.

وقد ورد أن الوحدة الفرعية CAP-H2 من الكوندنسين II تتحلل في ذبابة الفاكهة (Drosophila melanogaster) من خلال عمل إنزيم SCFSlimb ubiquitin ligase . ^{[ 139 ]}