ДНК-топоизомеразы и их функции в клетке: общие сведения
ДНК-топоизомеразы представляют собой сложно организованные ферменты, управляющие топологическим состоянием ДНК в клетке. Топоизомеразы способны релаксировать топологическое напряжение молекулы ДНК в виде положительных и отрицательных сверхвитков, направленно вводить отрицательные ( ДНК-гираза ) или положительные ( обратная гираза ) сверхвитки, а также проводить катенацию и декатенацию кольцевых молекул ДНК. Без их участия были бы невозможны процессы репликации , транскрипции , гомологичной рекомбинации и деления клеток [ 24 ].
Устранение топологического напряжения достигается топоизомеразами за счет внесения одно- или двухцепочечных разрывов в молекулу ДНК. Процесс внесения разрыва в ДНК происходит посредством временного образования фосфодиэфирной ковалентной связи фрагмента расщепленной цепи (цепей) с ферментом (таким образом, потери энергии связи не происходит). Изменения топологии ДНК происходят во время существования ковалентного комплекса ДНК с ферментом. Различают топоизомеразу I типа и топоизомеразу II типа . В процессе работы топоизомераз I типа одна цепь ДНК проходит через разрыв, вносимый ферментами в комплементарную цепь (при этом число сверхвитков меняется на 1). На основании строения и механизма действия топоизомеразы I типа подразделяются на подтипы: топоизомеразу I подтипа IA и топоизомеразу I подтипа IВ . Топоизомеразы II типа, связываясь с двумя 5'-фосфатами на противоположных цепях, вносят двухцепочечный разрыв в один сегмент ДНК, продергивая через разрыв другой сегмент. При этом число сверхвитков меняется на два. Топоизомеразы II типа также делят на подтипы A и В на основании структурных особенностей ферментов - топоизомеразу II подтипа IIA и топоизомеразу II подтипа IIA . Мы вкратце рассмотрим основные структурные и функциональные особенности различных типов топоизомераз, а затем физиологические процессы, происходящие при участии топоизомераз в клетке.
