DNAトポイソメラーゼ

複製中にDNA二重らせんが巻き戻されると、複製フォークの前の領域で巻き戻しが生じます。

さらに、DNA末端がねじれ応力を緩和するために自由に回転できないため、DNAがねじれて再びねじれるときに、スーパーコイルが発生する可能性があります。このねじれは、DNAのさらなる巻き戻しを阻害し、DNA複製などの重要な細胞プロセスを停止させます。

この巻線の問題に対処するために、細胞はヌクレアーゼ活性とリガーゼ活性の両方を持つトポイソメラーゼとして知られる酵素を持っています;つまり、これらの酵素はDNAのホスホジエステル結合を可逆的に切断し、再び結合して、オーバーワインドDNAのねじれひずみを除去します。

トポイソメラーゼは2つのカテゴリーに分類されます。

I型トポイソメラーゼはATPに依存せず、二本鎖DNAの一本鎖上のヌクレオチド間の結合を切断することによって作用します。

次に、切断されていないDNA鎖は、切断された鎖の隙間を通って酵素の上部空洞に通されます。

最後に、酵素はDNA鎖の切断された端を再び結合し、局所的に弛緩したDNA分子を生成します。

一方、II型トポイソメラーゼはATP依存性であり、DNAがそれ自体に絡み合っているスーパーコイル状のDNAに作用します。

この酵素は、DNA二重らせんの1つのループに二本鎖切断を作成し、その後、切れていないループがATP依存反応を介してこの切断を通過するのを助けます。

次に、II型トポイソメラーゼは、2番目のATPからのエネルギーを使用して、DNA鎖の切断された末端を再封止し、最終的にDNAから分離し、もつれていないDNAらせんを残します。