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DNA拓扑异构酶
点击次数：472 发布时间：2013-8-20
DNA拓扑异构酶的概念
DNA拓扑异构酶为催化DNA拓扑学异构体相互转变的酶之总称，催化DNA链断开和结合的偶联反应。
DNA拓朴异构酶的分类
按照拓扑异构酶将闭环状双链DNA异构体化的方式，拓扑异构酶可分为两种方式：
DNA拓扑异构酶
Ⅰ型拓扑异构酶（top-oisomeraseⅠ）：切断一个链而改变DNA的拓扑结构的异构化方式，属于此类的有如大肠杆菌的ω蛋白（ω-protein，由分子量11万的单个多肽链所成）及各种真核细胞中存在的切断-结合酶（nicking-closing enzyme，分子量约6万5千—7万的及分子量约10万的）。Ⅰ型拓扑异构酶不需要ATP的能量而催化异构体化，作为反应的中间产物，在原核生物来说是游离型的5′-OH末端扣3′-磷酸末端与酶形成共价键，而真核生物是3′-OH末端5′-磷酸末端与酶形成共价键。此酯键中所贮存的能量，可能在切断端的再结合上起着作用。Ⅰ型拓扑异构化酶催化的反应有下列各种：使超螺旋DNA在每一切断—结合反应中，使L数（参见DNA拓扑学异构体）发生一种变化，即松弛（relaxation）（图1）。将互补的单链环状DNA转变成具有螺旋结构的双链环状DNA（图 2），使单链DNA打结（topological knot）或解结（图3）。另外在二个环状双链DNA一个分子的一个链切断时，形成链环状二聚体的分子（ca-tenane）。真核细胞的拓扑异构酶Ⅰ，参与核小体的形成，细菌的ω蛋白参与转录和某种转位子的插入。
Ⅱ型拓扑异构酶（top-oisomeraseⅡ）：通过切断DNA的两条链来进行拓扑异构化。Ⅱ型拓扑异构酶，有存在于细菌中的DNA促旋酶、噬菌体T4的拓扑异构酶Ⅱ以及真核细胞中依赖ATP的拓扑异构酶Ⅱ等。在Ⅱ型拓扑异构酶中，DNA促旋酶可单独催化闭环状DNA产生超螺旋，这是*的。其它二个型的酶，除可使超螺旋松弛也需要ATP的能量外，还可催化促旋酶的催化反应。促旋酶和T4拓扑异构酶Ⅱ参与DNA的复制和转录过程。
另外，噬菌体λ的irt基因产物和噬菌体φX174的基因A的产物等也具有切断—结合酶的活性，可认为是拓扑异构酶之一种。