拓?fù)洚悩?gòu)酶 拓?fù)洚悩?gòu)酶有哪些類型

  說(shuō)起拓?fù)洚悩?gòu)酶,這是一種比較陌生的物質(zhì),其實(shí)這種物質(zhì)對(duì)于我們的身體有著非常重要的作用。那么你知道拓?fù)洚悩?gòu)酶有哪些類型呢,拓?fù)洚悩?gòu)酶的化學(xué)反應(yīng)是什么呢,它的作用又是什么呢?下面我們就一起來(lái)了解一下。

  DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶是存在于細(xì)胞核內(nèi)的一類酶,他們能夠催化DNA鏈的斷裂和結(jié)合,從而控制DNA的拓?fù)錉顟B(tài),拓?fù)洚悩?gòu)酶參與了超螺旋結(jié)構(gòu)模板的調(diào)節(jié)。主要存在兩種哺乳動(dòng)物拓?fù)洚悩?gòu)酶。DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I通過(guò)形成短暫的單鏈裂解-結(jié)合循環(huán),催化DNA復(fù)制的拓?fù)洚悩?gòu)狀態(tài)的變化;相反,拓?fù)洚悩?gòu)酶II通過(guò)引起瞬間雙鏈酶橋的斷裂,然后打通和再封閉,以改變DNA的拓?fù)錉顟B(tài)。

  哺乳動(dòng)物拓?fù)洚悩?gòu)酶II又可以分為αII型和βII型。拓?fù)洚悩?gòu)酶毒素類藥物的抗腫瘤活性與其對(duì)酶-DNA可分裂復(fù)合物的穩(wěn)定性相關(guān)。這類藥物通過(guò)穩(wěn)定酶-DNA可分裂復(fù)合物,有效地將酶轉(zhuǎn)換成纖維毒素。

  分類

  可分為兩類,一類叫拓?fù)洚悩?gòu)酶I,一類叫拓?fù)洚悩?gòu)酶II。拓?fù)洚悩?gòu)酶I催化DNA鏈的斷裂和重新連接,每次只作用于一條鏈,即催化瞬時(shí)的單鏈的斷裂和連接,它們不需要能量輔因子如ATP或NAD。E.coliDNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I又稱ω蛋白,大白鼠肝DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I又稱切刻-封閉酶(nicking-closing enzyme)。拓?fù)洚悩?gòu)酶II能同時(shí)斷裂并連接雙股DNA鏈.它們通常需要能量輔因子ATP。

  在拓?fù)洚悩?gòu)酶II中又可以分為兩個(gè)亞類,一個(gè)亞類是DNA旋轉(zhuǎn)酶(DNA gyrase),其主要功能為引入負(fù)超螺旋,在DNA復(fù)制中起十分重要的作用。迄今為止,只有在原核生物中才發(fā)現(xiàn)DNA旋轉(zhuǎn)酶.另一個(gè)亞類是轉(zhuǎn)變超螺旋DNA(包括正超螺旋和負(fù)超螺旋)成為沒(méi)有超螺旋的松弛形式(relaxed form)。這一反應(yīng)雖然是熱力學(xué)上有利的方向,但不知道為什么它們?nèi)匀幌馜NA旋轉(zhuǎn)酶一樣需要ATP,這可能與恢復(fù)酶的構(gòu)象有關(guān)。這一類酶在原核生物和真核生物中都有發(fā)現(xiàn)。

  第一類

  DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶能催化的反應(yīng)很多,DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I對(duì)單鏈DNA的親和力要比雙鏈高得多,這正是它識(shí)別負(fù)超螺旋DNA的分子基礎(chǔ),因?yàn)樨?fù)超螺旋DNA常常會(huì)有一定程度的單鏈區(qū)。負(fù)超螺旋越高,DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I作用越快?,F(xiàn)已知道,生物體內(nèi)負(fù)超螺旋穩(wěn)定在5%左右,低了不行,高了也不行。

  生物體通過(guò)拓?fù)洚悩?gòu)酶1和II的相反作用而使負(fù)超螺旋達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)?,F(xiàn)已發(fā)現(xiàn),編碼E.coli拓?fù)洚悩?gòu)酶I的基因topA發(fā)生突變,則會(huì)引起旋轉(zhuǎn)酶基因的代償性突變;否則,負(fù)超螺旋增高,細(xì)胞生活能力降低。拓?fù)洚悩?gòu)酶I作用的堿基序列特異性不高,但切點(diǎn)一定在C的下游方向4個(gè)堿基(包括C本身)的位置。在將DNA單鏈切斷后,拓?fù)洚悩?gòu)酶I連接于切口的5端,并貯藏了水解磷酸二脂鍵的能量用以連接切口,因而拓?fù)洚悩?gòu)酶I的作用不需能量供應(yīng)。

  此外.拓?fù)洚悩?gòu)酶I還能促進(jìn)兩個(gè)單鏈環(huán)的復(fù)性,其作用是解除復(fù)性過(guò)程所產(chǎn)生的鏈環(huán)數(shù)的負(fù)值壓力,以使復(fù)性過(guò)程進(jìn)行到底。如果在一個(gè)單鏈環(huán)上一個(gè)部位切斷,而使另一部位繞過(guò)切口.則可產(chǎn)生三葉結(jié)結(jié)構(gòu)分子。如果有兩個(gè)雙鏈環(huán),其中一個(gè)有一個(gè)切刻,拓?fù)洚悩?gòu)酶1則可以將切刻對(duì)面的一條鏈切斷,伎完整的雙鏈環(huán)套進(jìn)去,再連接起來(lái)而成為環(huán)連體分子。

  第二類

  大腸桿菌的拓?fù)洚悩?gòu)酶II(gyrase)除了引入負(fù)超螺旋以外.還具有形成或拆開(kāi)雙鏈DNA環(huán)連體和成結(jié)分子的能力。II類拓?fù)洚悩?gòu)酶沒(méi)有堿基序列特異性,它們可以和任何相交的兩對(duì)雙鏈DNA結(jié)合。DNA旋轉(zhuǎn)酶有兩個(gè)α亞基和兩個(gè)β亞基。α亞基約105KDa,為gyrA基因所編碼,具有磷酸二脂酶活性,可為萘啶酮酸(nalidixic acid)所抑制。A亞基約95KD,為graB基因所編碼,具有ATP酶活性,可為新生霉素所抑制。

  這兩種藥物均可抑制野生型大腸桿菌的DNA復(fù)制??梢?jiàn)DNA旋轉(zhuǎn)酶為E.coli的復(fù)制所不可缺少的。在切斷一條DNA雙鏈后,兩個(gè)a亞基各結(jié)合于切口的一個(gè)5'端,并貯藏了水解磷酸二酯鍵而獲得的能量,由于該酶的整體性,因而DNA鏈的四個(gè)斷頭并無(wú)任意旋轉(zhuǎn)的可能性。由于酶的別構(gòu)效應(yīng),使完整的雙鏈穿過(guò)切口,然后再重新形成磷酸二酯鍵。

  β亞基的功能在于水解ATP以使酶分子恢復(fù)原來(lái)的構(gòu)象,以便進(jìn)行下一輪反應(yīng)。這一點(diǎn)可以用ATP的同系物β,γ-亞氨基ATP代替ATP而得到證實(shí)。因?yàn)檫@一同系物不能被DNA旋轉(zhuǎn)酶所水解,但它確能促進(jìn)第一輪拓?fù)洚悩?gòu)反應(yīng),使負(fù)超螺旋增加,而妨礙以后進(jìn)一步的拓?fù)洚悩?gòu)反應(yīng)。

  化學(xué)反應(yīng)

  DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶催化反應(yīng)

  其反應(yīng)本質(zhì)是先切斷DNA的磷酸二脂鍵,改變DNA的鏈環(huán)數(shù)之后再連接之,兼具DNA內(nèi)切酶和DNA連接酶的功能.然而它們并不能連接事先已經(jīng)存在的斷裂DNA,也就是說(shuō),其斷裂反應(yīng)與連接反應(yīng)是相互耦聯(lián)的。

拓?fù)洚悩?gòu)酶 拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用 拓?fù)洚悩?gòu)酶的類型 
警惕 這類人不能吃香菜
警惕 這類人不能吃香菜香菜在我們的日常生活中是一種配菜。經(jīng)常可以看到煮...
10個(gè)簡(jiǎn)單小妙招巧治鼻炎
10個(gè)簡(jiǎn)單小妙招巧治鼻炎鼻炎相信很多的人都不陌生吧。鼻炎的反復(fù)發(fā)作是否給...
高血壓的治療與飲食
高血壓的治療與飲食現(xiàn)在由于生活條件的提高,三高人群也逐漸的擴(kuò)大年輕...