6.10: ADN Topoisomerasas

Las topoisomerasas son enzimas que relajan las moléculas de ADN enrolladas durante varios procesos celulares, incluida la replicación y transcripción del ADN. Estas enzimas regulan el superenrollamiento positivo y negativo del ADN sin cambiar la secuencia de nucleótidos. El rebobinado del ADN en el sentido de las agujas del reloj da como resultado un ADN superenrollado positivamente, mientras que el rebobinado en el sentido contrario a las agujas del reloj produce un ADN superenrollado negativamente.

Tipos y mecanismo de acción

Las topoisomerasas se dividen en dos tipos principales. Las topoisomerasas de tipo I actúan sobre una hebra de ADN bicatenario, y a su vez se dividen en tres categorías: IA, IB e IC. El tipo IA forma un enlace covalente con el extremo 5′ de la hebra de ADN escindida y elimina las superbobinas negativas. Crea un avance de una sola hebra por el que puede pasar la hebra opuesta, lo que da como resultado una molécula de ADN desenredada localmente. El tipo IB forma un enlace covalente con el extremo 3′ de la hebra de ADN rota y puede relajar tanto positiva como negativamente el ADN superenrollado. La enzima hace girar la hebra única cortada alrededor de la hebra opuesta, desenrollando el ADN en el proceso. El tipo IC se encuentra principalmente en las arqueas y tiene un mecanismo similar al tipo IB. La mayoría de las topoisomerasas de tipo I no requieren ATP para relajar el ADN superenrollado. Con la excepción de la girasa inversa, esta topoisomerasa de tipo IA única requiere ATP y genera superbobinas de ADN positivas en lugar de desenrollarlas.

Las topoisomerasas de tipo II son enzimas dependientes de ATP que cortan ambas hebras de una doble hélice de ADN. Se dividen en dos subtipos, Tipo IIA y Tipo IIB. Estos subtipos se distinguen por su estructura y la ubicación de sus dominios proteicos. Ambos subtipos tienen mecanismos similares; transfieren un bucle de ADN superenrollado intacto a través de la doble cadena rota, desenredando así la bobina en un bucle. La girasa bacteriana, que pertenece a las topoisomerasas de tipo IIA, puede introducir un superenrollamiento negativo en el ADN y, por lo tanto, es diferente de todas las demás topoisomerasas conocidas.