信帆生物帶你全麵了解DNA拓撲異構酶I

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DNA拓撲異構酶為(wei) 催化DNA拓撲學異構體(ti) 相互轉變的酶之總稱。催化DNA鏈斷開和結合的偶聯反應，為(wei) 了分析體(ti) 外反應機製，用環狀DNA為(wei) 底物。

在閉環狀雙鏈DNA的拓撲學轉變中，要暫時的將DNA的一個(ge) 鏈或兩(liang) 個(ge) 鏈切斷，根據異構體(ti) 化的方式而分為(wei) 二個(ge) 型。

切斷一個(ge) 鏈而改變拓撲結構的稱為(wei) Ⅰ型拓撲異構酶（top- oisomeraseⅠ），通過切斷二個(ge) 鏈來進行的稱為(wei) Ⅱ型拓撲異構酶（topoisomeraseⅡ）。

屬於(yu) Ⅰ型的拓撲異構酶，有大腸杆菌的ω蛋白（ω-protein，由分子量11萬(wan) 的單個(ge) 多肽鏈所成）及各種真核細胞中存在的切斷-結合酶（nicking-closing enzyme，分子量約6萬(wan) 5千—7萬(wan) 的及分子量約10萬(wan) 的）。

Ⅱ型拓撲異構酶，有存在於(yu) 細菌中的DNA促旋酶、噬菌體(ti) T4的拓撲異構酶Ⅱ以及真核細胞中依賴ATP的拓撲異構酶Ⅱ等。

另外，噬菌體(ti) λ的irt基因產(chan) 物和噬菌體(ti) φX174的基因A的產(chan) 物等也具有切斷—結合酶的活性，可認為(wei) 是拓撲異構酶之一種。

Ⅰ型拓撲異構酶不需要ATP的能量而催化異構體(ti) 化，作為(wei) 反應的中間產(chan) 物，在原核生物來說是遊離型的5′-OH末端扣3′-磷酸末端與(yu) 酶形成共價(jia) 鍵，而真核生物是3′-OH末端5′-磷酸末端與(yu) 酶形成共價(jia) 鍵。

此酯鍵中所貯存的能量，可能在切斷端的再結合上起著作用。Ⅰ型拓撲異構化酶催化的反應有下列各種：使超螺旋DNA在每一切斷—結合反應中，使L數（參見DNA拓撲學異構體(ti) ）發生一種變化，即鬆弛（relaxation）。

將互補的單鏈環狀DNA轉變成具有螺旋結構的雙鏈環狀DNA，使單鏈DNA打結（topological knot）或解結。

另外在二個(ge) 環狀雙鏈DNA一個(ge) 分子的一個(ge) 鏈切斷時，形成鏈環狀二聚體(ti) 的分子（ca-tenane）。

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在Ⅱ型拓撲異構酶中，DNA促旋酶可單獨催化閉環狀DNA產(chan) 生超螺旋，這是*的。其它二個(ge) 型的酶，除可使超螺旋鬆弛也需要ATP的能量外，還可催化促旋酶的催化反應。

真核細胞的拓撲異構酶Ⅰ，參與(yu) 核小體(ti) 的形成，細菌的ω蛋白參與(yu) 轉錄和某種轉位子的插入。促旋酶和T4拓撲異構酶Ⅱ參與(yu) DNA的複製和轉錄過程。

DNA拓撲異構酶在DNA解鏈時在將要打結或已打結處作切口。下遊的DNA穿越切口並作一定程度的旋轉，把結打開或解鬆，然後旋轉複位連結。

這樣解鏈就不因打結的阻絆而繼續下去。即使出現打結現象，雙鏈的局部打開，也會(hui) 導致DNA超螺旋的其他部分過度擰轉，形成正超螺旋。

拓撲酶通過切斷、旋轉和再連接的作用，實現DNA超螺旋的轉型，即把正超螺旋變成負超螺旋。

 I (DNA Topoisomerase I)催化4種反應：

1）催化負超螺旋DNA的鬆弛。

2） 在單鏈環狀DNA分子內(nei) 形成繩結（Knot t ing） 和解開繩結（Unknotting）。

3）催化具有互補堿基序列的環狀單鏈DNA形成雙鏈閉環狀DNA分子。

4）2個(ge) 環狀雙鏈DNA分子之中的一個(ge) 存在DNA鏈的切口時，發生兩(liang) 個(ge) 分子的連結反應（Catenation）或者逆反應（Decatenation）。

完整的DNA 拓撲異構酶I(E. coli)全酶是一分子量97 kDa的蛋白。本DNA 拓撲異構酶I是把topA基因(E. coli)在大腸杆菌中進行表達後，經多次純化分離而得到的。

質量保證 
本DNA 拓撲異構酶I 經多次柱純化，SDS-PAGE膠檢測僅(jin) 可見清晰單一的目的條帶；PCR方法檢測無大腸杆菌DNA殘留，無核酸內(nei) 、外切酶汙染。

使用建議 
DNA的結構轉換和解析。 

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