Topoisomérases à ADN

Les topoisomérases sont des enzymes qui détendent les molécules d'ADN surenroulées au cours de divers processus cellulaires, notamment la réplication et la transcription de l'ADN. Ces enzymes régulent l'enroulement positif et négatif de l'ADN sans modifier la séquence des nucléotides. Le surenroulement de l'ADN dans le sens des aiguilles d'une montre se traduit par un superenroulement positif de l'ADN, tandis que le sous-enroulement dans le sens inverse des aiguilles d'une montre se traduit par un superenroulement négatif de l'ADN.

Types et mécanisme d'action

Les topoisomérases sont divisées en deux types principaux. Les topoisomérases de type I, agissent sur un brin d'ADN double brin et sont divisées en trois catégories : IA, IB et IC. Le type IA forme une liaison covalente avec l'extrémité 5' du brin d'ADN clivé et élimine les superbobines négatives. Cela crée une percée d’un seul brin que le brin opposé peut traverser, ce qui donne lieu à une molécule d’ADN localement démêlée. Le type IB forme une liaison covalente avec l'extrémité 3' du brin d'ADN cassé et peut détendre l'ADN super-enroulé positivement et négativement. L’enzyme fait tourner le simple brin coupé autour du brin opposé, détordant ainsi l’ADN. Le type IC se trouve principalement dans les archées et possède un mécanisme similaire à celui du type IB. La plupart des topoisomérases de type I ne nécessitent pas d'ATP pour détendre l'ADN super-enroulé. À l'exception de la gyrase inverse, cette topoisomérase unique de type IA nécessite de l'ATP et génère des superbobines d'ADN positives plutôt que de les dérouler.

Les topoisomérases de type II sont des enzymes dépendantes de l'ATP qui coupent les deux brins d'une double hélice d'ADN. Ils sont divisés en deux sous-types, le type IIA et le type IIB. Ces sous-types se distinguent par leur structure et l'emplacement de leurs domaines protéiques. Les deux sous-types ont des mécanismes similaires ; ils transfèrent une boucle d'ADN super-enroulé intact à travers le double brin cassé, démêlant ainsi la bobine d'une boucle. La gyrase bactérienne, qui appartient aux topoisomérases de type IIA, peut introduire un surenroulement négatif dans l'ADN et est donc différente de toutes les autres topoisomérases connues.