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走进DNA拓扑异构酶I
发布时间:2017-04-12   点击次数:604次

走进DNA拓扑异构酶I 

 

DNA拓扑异构酶为催化DNA拓扑学异构体相互转变的酶之总称。催化DNA链断开和结合的偶联反应,为了分析体外反应机制,用环状DNA为底物。

 

在闭环状双链DNA的拓扑学转变中,要暂时的将DNA的一个链或两个链切断,根据异构体化的方式而分为二个型。

切断一个链而改变拓扑结构的称为Ⅰ型拓扑异构酶(top- oisomeraseⅠ),通过切断二个链来进行的称为Ⅱ型拓扑异构酶(topoisomeraseⅡ)。

属于Ⅰ型的拓扑异构酶,有大肠杆菌的ω蛋白(ω-protein,由分子量11万的单个多肽链所成)及各种真核细胞中存在的切断-结合酶(nicking-closing enzyme,分子量约6万5千—7万的及分子量约10万的)。

Ⅱ型拓扑异构酶,有存在于细菌中的DNA促旋酶、噬菌体T4的拓扑异构酶Ⅱ以及真核细胞中依赖ATP的拓扑异构酶Ⅱ等。

另外,噬菌体λ的irt基因产物和噬菌体φX174的基因A的产物等也具有切断—结合酶的活性,可认为是拓扑异构酶之一种。

Ⅰ型拓扑异构酶不需要ATP的能量而催化异构体化,作为反应的中间产物,在原核生物来说是游离型的5′-OH末端扣3′-末端与酶形成共价键,而真核生物是3′-OH末端5′-末端与酶形成共价键。

此酯键中所贮存的能量,可能在切断端的再结合上起着作用。Ⅰ型拓扑异构化酶催化的反应有下列各种:使超螺旋DNA在每一切断—结合反应中,使L数(参见DNA拓扑学异构体)发生一种变化,即松弛(relaxation)。

将互补的单链环状DNA转变成具有螺旋结构的双链环状DNA,使单链DNA打结(topological knot)或解结。

另外在二个环状双链DNA一个分子的一个链切断时,形成链环状二聚体的分子(ca-tenane)。

 

走进DNA拓扑异构酶I 

 

在Ⅱ型拓扑异构酶中,DNA促旋酶可单独催化闭环状DNA产生超螺旋,这是*的。其它二个型的酶,除可使超螺旋松弛也需要ATP的能量外,还可催化促旋酶的催化反应。

真核细胞的拓扑异构酶Ⅰ,参与核小体的形成,细菌的ω蛋白参与转录和某种转位子的插入。促旋酶和T4拓扑异构酶Ⅱ参与DNA的复制和转录过程。

DNA拓扑异构酶在DNA解链时在将要打结或已打结处作切口。下游的DNA穿越切口并作一定程度的旋转,把结打开或解松,然后旋转复位连结。

这样解链就不因打结的阻绊而继续下去。即使出现打结现象,双链的局部打开,也会导致DNA超螺旋的其他部分过度拧转,形成正超螺旋。

拓扑酶通过切断、旋转和再连接的作用,实现DNA超螺旋的转型,即把正超螺旋变成负超螺旋。

 

 I (DNA Topoisomerase I)催化4种反应:

1)催化负超螺旋DNA的松弛。


2) 在单链环状DNA分子内形成绳结(Knot t ing) 和解开绳结(Unknotting)。


3)催化具有互补碱基序列的环状单链DNA形成双链闭环状DNA分子。


4)2个环状双链DNA分子之中的一个存在DNA链的切口时,发生两个分子的连结反应(Catenation)或者逆反应(Decatenation)。


完整的DNA 拓扑异构酶I(E. coli)全酶是一分子量97 kDa的蛋白。本DNA 拓扑异构酶I是把topA基因(E. coli)在大肠杆菌中进行表达后,经多次纯化分离而得到的。

· 质量保证 
本DNA 拓扑异构酶I 经多次柱纯化,SDS-PAGE胶检测仅可见清晰单一的目的条带;PCR方法检测无大肠杆菌DNA残留,无核酸内、外切酶污染。

· 使用建议 
DNA的结构转换和解析。 

 

走进DNA拓扑异构酶I 

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