Topoizomerazy – grupa enzymów biorących udział w replikacji, gdzie odpowiadają za stopień skręcenia podwójnej helisy.
Topoizomerazy konwertują energię chemiczną pochodzącą od ATP w energię torsyjnego napięcia cząsteczki o strukturze superhelikalnej. In vivo topoizomerazy rozplatają podwójną helisę DNA, udostępniając w ten sposób matrycę dla enzymów replikacyjnych lub transkrypcyjnych. W zależności od liczby rozrywanych jednorazowo wiązań fosfodiestrowych wyróżnia się:
topoizomerazy I, hydrolizujące jedno wiązanie – nacięcie jednej nici, odpowiada za usuwanie z cząsteczki DNA superskrętów (relaksacja). topoizomerazy II, hydrolizujące dwa wiązania – nacięcie obu nici, odpowiada za dodanie do cząsteczki DNA superskrętów.
Reakcje usunięcia i dodania superskrętów do cząsteczki DNA Relaksacja:
Cząsteczka DNA wiąże się z centrum aktywnym topoizomerazy I; grupa hydroksylowa −OH tyrozyny 723 wchodzi w reakcję z grupą fosforanową jednej z nici DNA, tworzy się wiązanie fosfodiestrowe między enzymem i DNA – następuje rozerwanie (rozcięcie) jednej z nici helisy. Cząsteczka DNA odwraca się wokół nieprzeciętej nici. Taka rotacja usuwa superhelikalne skręty w cząsteczce. Wolna grupa hydroksylowa −OH cząsteczki DNA wchodzi w reakcję z grupą fosfotyrozynową, wskutek czego przerwana nić DNA zostaje połączona. Topoizomeraza I odłącza się od cząsteczki DNA.
Dodanie superskrętu:
Cząsteczka DNA wiąże się z centrum aktywnym topoizomerazy II, tworząc kompleks. Kompleks topoizomeraza II/cząsteczka DNA (segment G) wiąże się słabo z innym fragmentem DNA (segment T) za pomocą domen. Po dostarczeniu energii w postaci ATP następuje rozerwanie obu nici segmentu G. Segment T zostaje przemieszczony za pomocą domen (białek składowych cząsteczki) topoizomerazy II przez pęknięcie segmentu G. Pęknięte nici segmentu G zostają na nowo połączone. Topoizomeraza II otwiera domeny (segment G pozostaje związany z enzymem) i jest gotowa do związania kolejnego segmentu T.
Zobacz też inhibitor replikacji DNA
Przypisy
Bibliografia Berg, Stryer, Tymoczko: Biochemia, wyd. 4., Wyd. Nauk. PWN, Warszawa, 2009
Kategoria:Izomerazy Kategoria:Replikacja DNA