拓扑异构酶

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拓扑异构酶功效

拓扑异构酶(英语:Topoisomerase;type I:EC 5.99.1.2,type II:EC 5.99.1.3)是一种异构酶,能使DNA长链断裂与接合。专门参与DNA拓扑构形(DNA topology)改变的过程,最早的发现者是出身台湾的生化学家王倬[1]

拓扑问题[编辑]

环状DNA的超螺旋结构。

DNA在结构上主要有三种拓扑构型的变化:超螺旋(supercoiling)、纽结(knotting)与连锁(catenation)。能够使DNA在不进行DNA复制转录的时候,尽量维持其紧密性。反之在转录或复制过程中,这些拓扑构型将会阻碍反应。

功能[编辑]

由于DNA一般是以双螺旋形式存在,因此较难将这些长链分开。但为了要让某些酵素能够参与转录作用或DNA复制,必须先由螺旋酶将两股DNA分离。在复制完成之后,两股环状DNA会产生拓扑学相连(形状上联成一体,但实际上没有化学键相接)的现象,或称纽结

当特定的DNA环以不同程度的扭转形式存在时,称为拓扑异构物,除非打断DNA链,否则无法经由任何方式相互转变。而拓扑异构酶就是负责催化并引导一些化学反应,以使DNA的纽结状态得以解除。此外当病毒DNA插入染色体时,或是在其他型态的重组现象中,也可能会有拓扑异构酶的参与。

分类与作用方式[编辑]

拓扑异构酶可依据其作用方式,而分为两种类型:

第一型拓扑异构酶(Type I topoisomerase):该类型与DNA转录及翻译有关。可将一条DNA双股螺旋完全包覆,并以破坏磷酸双酯键的方式切断其中一股DNA,使其产生一个小缺口,此时另一股完整的DNA将会穿过此缺口,之后通道重新黏合。属于这类型的有拓扑异构酶I(topoisomerase I)与拓扑异构酶III(topoisomerase III)等。

第二型拓扑异构酶(Type II topoisomerase):该类型与DNA复制有关。可将一条DNA双股螺旋上的两股DNA皆切断,产生缺口,使另一条双股螺旋能够穿过此缺口,之后再将通道重新黏合。属于这类型的有拓扑异构酶IIα与拓扑异构酶IIβ等。

两种类型皆可改变DNA的环绕数[2]



临床意义[编辑]

拓扑异构酶抑制剂

许多药物经由干扰拓扑异构酶以产生疗效。例如广效氟化奎林酮类(fluoroquinolone)抗生素能够破坏细菌第二型拓扑异构酶的机能。

另外还有一些化学治疗药物能干扰细胞的拓扑异构酶作用,进而抑制细胞生长,或使细胞死亡:

参考文献[编辑]

  • James J. Champoux. DNA Topoisomerases: Structure, Function, and Mechanism. Annual Review of Biochemistry. (2001) 70: 369-413. PMID 11395412
  • Daniel Hartl & Elizabath W. Jones. Genetic. 6th ed. Jones and Bartlett Publishers. ISBN 0-7637-1511-5
  • David L. Nelson & Michael M. cox. Lehinger. Principles of Biochemistry. 4th ed. Freeman. ISBN 0-7167-4339-6

外部链接[编辑]