Topoisomerases (Typ I: Typ II:) sind Enzyme, die das Überwinden oder underwinding der DNA regeln. Das krumme Problem der DNA entsteht wegen der verflochtenen Natur seiner doppelten spiralenförmigen Struktur. Zum Beispiel, während der DNA-Erwiderung, wird DNA Überwunde vor einer Erwiderungsgabel. Wenn verlassen, unvermindert würde diese Spannung schließlich Erwiderung zu einem Halt schleifen (ein ähnliches Ereignis geschieht während der Abschrift.)

Um zu helfen, diese Typen von topologischen durch die doppelte Spirale verursachten Problemen zu überwinden, binden topoisomerases entweder zur einzeln gestrandeten oder zu doppelt gestrandeten DNA und schneiden das Phosphatrückgrat der DNA. Diese Zwischenbrechung erlaubt der DNA, entwirrt oder, und am Ende dieser Prozesse abgewickelt zu werden, das DNA-Rückgrat wird wieder wiedergesiegelt. Seit der gesamten chemischen Zusammensetzung und Konnektivität der DNA ändert sich nicht, die verwirrte und entwirrte DNA ist chemischer isomers, sich nur in ihrer globalen Topologie, so ihr Name unterscheidend. Topoisomerases sind isomerase Enzyme, die der Topologie der DNA folgen.

Entdeckung

Der erste topoisomerase, E. coli topo I, wurde von James C. Wang entdeckt.

Funktion

Die doppelt-spiralenförmige Konfiguration, dass DNA-Ufer natürlich wohnen, macht sie schwierig sich zu trennen, und noch müssen sie durch helicase Proteine getrennt werden, wenn andere Enzyme die Folgen abschreiben sollen, die Proteine verschlüsseln, oder wenn Chromosomen wiederholt werden sollen. In der so genannten kreisförmigen DNA, in der doppelte spiralenförmige DNA ringsherum gebogen und ein Kreis angeschlossen wird, werden die zwei Ufer topologisch verbunden oder verknotet. Sonst sind identische Schleifen der DNA, verschiedene Zahlen von Drehungen habend, topoisomers, und können durch keinen Prozess zwischenumgewandelt werden, der mit dem Brechen von DNA-Ufern nicht verbunden ist. Topoisomerases katalysieren und führen das Losknüpfen oder unkinking der DNA durch das Schaffen vergänglicher Einbrüche der DNA mit erhaltenem Tyrosine als der katalytische Rückstand.

Die Einfügung der Viren-DNA in Chromosomen und andere Formen der Wiederkombination kann auch die Handlung von topoisomerases verlangen.

Klinische Bedeutung

:See auch topoisomerase Hemmstoff

Viele Rauschgifte funktionieren durch die Einmischung mit dem topoisomerases

Das breite Spektrum fluoroquinolone Antibiotika handelt durch die Unterbrechung der Funktion des bakteriellen Typs II topoisomerases. Diese kleinen Molekül-Hemmstoffe handeln als effizient antibakteriell durch die Entführung der natürlichen Fähigkeit von topoisomerase, Einbrüche chromosomaler DNA zu schaffen.

Einige Chemotherapie-Rauschgifte haben topoisomerase Hemmstoff-Arbeit durch das Stören des Säugetiertyps eukaryotic topoisomerases in Krebs-Zellen genannt. Das veranlasst Einbrüche der DNA, die schließlich zu programmiertem Zelltod (apoptosis) führen. Diese DNA BESCHÄDIGENDE Wirkung, außerhalb seiner potenziell heilenden Eigenschaften, kann zu sekundären Geschwülsten im Patienten führen.

Topoisomerase bin ich das Antigen, das durch Anti Scl-70 Antikörper in scleroderma anerkannt ist.

Topologische Probleme

Es gibt drei Haupttypen der Topologie: das Superumwickeln, knotting und die Reihung. Außerhalb der wesentlichen Prozesse der Erwiderung oder Abschrift muss DNA so kompakt behalten werden wie möglich, und diese drei Staaten helfen dieser Ursache. Jedoch, wenn Abschrift oder Erwiderung vorkommen, muss DNA frei sein, und diese Staaten hindern ernstlich die Prozesse. Außerdem, während der Erwiderung, kürzlich wiederholt Duplex-der DNA und des der DNA Duplex-Originals werden verflochten und muss völlig getrennt werden, um genomic Integrität zu sichern, weil sich eine Zelle teilt. Als eine Abschrift-Luftblase weitergeht, wird die DNA vor der Abschrift-Gabel Überwunde, oder positiv superaufgerollt, während die DNA hinter der Abschrift-Luftblase underwound, oder negativ superaufgerollt wird. Da Erwiderung vorkommt, wird die DNA vor der Erwiderungsluftblase positiv superaufgerollt, während die DNA hinter der Erwiderungsgabel das verfangene Formen precatenanes wird. Eines des wesentlichsten topologischen Problems kommt am wirklichen Ende der Erwiderung vor, wenn Tochter-Chromosomen völlig entwirrt werden müssen, bevor mitosis vorkommt. Topoisomerase IIA spielt eine wesentliche Rolle in der Auflösung dieser topologischen Probleme.

Klassen

Topoisomerases können diese topologischen Probleme befestigen und werden in zwei Typen getrennt, die durch die Zahl der Ufer-Kürzung in einer Runde der Handlung getrennt sind: Beide diese Klassen des Enzyms verwerten einen erhaltenen tyrosine. Jedoch sind diese Enzyme strukturell und mechanistisch verschieden. Weil ein Video dieses Prozesses sieht:

• Typ I topoisomerase schneidet ein Ufer einer DNA doppelte Spirale, Entspannung kommt vor, und dann wird das Kürzungsufer wiederausgeglüht. Ausschnitt eines Ufers erlaubt dem Teil des Moleküls auf einer Seite der Kürzung, um das ungeschnittene Ufer zu rotieren, dadurch Betonung von zu viel oder zu wenig Drehung in der Spirale reduzierend. Solche Betonung wird eingeführt, wenn das DNA-Ufer "superaufgerollt" oder zu oder aus höheren Ordnungen des Umwickelns abgewickelt wird. Typ ich topoisomerases wird in zwei Unterklassen unterteilt: Typ IA topoisomerases, die viele strukturelle und mechanistische Eigenschaften mit dem Typ II topoisomerases und Typ IB topoisomerases teilen, die einen kontrollierten Drehmechanismus verwerten. Beispiele des Typs IA topoisomerases schließen topo I und topo III ein. In der Vergangenheit ist Typ IB topoisomerases eukaryotic topo I genannt geworden, aber IB topoisomerases sind in allen drei Gebieten des Lebens da. Es ist interessant zu bemerken, dass Typ IA topoisomerases ein covalent Zwischenglied mit dem 5' Ende der DNA bildet, während die IB topoisomerases ein covalent Zwischenglied mit dem 3' Ende der DNA bilden. Kürzlich ist ein Typ IC topoisomerase identifiziert, topo V genannt worden. Während es vom Typ IA und IB topoisomerases strukturell einzigartig ist, teilt es einen ähnlichen Mechanismus mit dem Typ IB topoisomerase.
• Typ II topoisomerase schneidet beide Ufer einer DNA doppelte Spirale, passiert eine andere ungebrochene DNA-Spirale dadurch, und glüht dann das Kürzungsufer wiederaus. Es wird auch in zwei Unterklassen gespalten: Typ IIA und Typ IIB topoisomerases, die ähnliche Struktur und Mechanismen teilen. Beispiele des Typs IIA topoisomerases schließen eukaryotic topo II, E. coli gyrase und E. coli topo IV ein. Beispiele des Typs IIB topoisomerase schließen topo VI ein. Typ II topisomerases verwertet ATP Hydrolyse.

Sowohl Typ I als auch Typ II topoisomerases ändern die sich verbindende Nummer (L) der DNA. Typ IA topoisomerases ändert die sich verbindende Zahl durch eine, Typ IB und Typ IC topoisomerases ändern die sich verbindende Zahl durch jede ganze Zahl, während Typ IIA und Typ IIB topoisomerases die sich verbindende Zahl um zwei ändern.

Weiterführende Literatur

• James C. Wang (2009) das Entwirren der Doppelten Spirale. DNA-Verwicklung und die Handlung der DNA Topoisomerases, Hafen-Laborpresse von Cold Spring, Hafen von Cold Spring, New York, 2009. 245 Internationale Seiten-Standardbuchnummer 978-0-87969-879-9

Siehe auch

• DNA-Topologie
• Superrolle
• TOP1
• Typ II topoisomerase

Links