除了DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶可以產(chǎn)生異構(gòu)變化以外，很多能夠嵌入相鄰堿基之間影響堿基堆集作用的試劑，特別是片狀的染料分子.也能改變DNA的拓?fù)錉顟B(tài)，明顯的例子就是溴化乙錠。例如以SV40的CCC分子與溴化乙錠的結(jié)合試驗(yàn)為例，當(dāng)沒有染料時(shí)，此DNA為負(fù)超螺旋，具有較高的沉降常數(shù)(21S);當(dāng)加入染料分子與核苷酸之比為0.05時(shí)，沉降數(shù)降至l6S，此時(shí)DNA為沒有超螺旋的松弛形式;當(dāng)染料分子和核苷酸的比值增加到0.09時(shí)，沉降常數(shù)又上升到大約21S，此時(shí)DNA分子為正超螺旋。
不過要注意的是，溴化乙錠并沒有改變Lk值，只不過是由溴化乙錠分子的嵌入，增加了局部DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的緊纏狀態(tài)。因而，隨著嵌入染料分子數(shù)的增多，起初表現(xiàn)為負(fù)超螺旋的減少與消失，隨后便是正超螺旋的增加。這與單鏈DNA結(jié)合蛋白促進(jìn)負(fù)超螺旋轉(zhuǎn)變?yōu)榕轄罱Y(jié)構(gòu)的情況是類似的。
拓?fù)洚悩?gòu)酶
通過切斷DNA的一條或兩條鏈中的磷酸二酯鍵，然后重新纏繞和封口來改變DNA連環(huán)數(shù)的酶。DNA促旋酶。
DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶
為催化DNA拓?fù)鋵W(xué)異構(gòu)體相互轉(zhuǎn)變的酶之總稱。催化DNA鏈斷開和結(jié)合的偶聯(lián)反應(yīng)，為了分析體外反應(yīng)機(jī)制，用環(huán)狀DNA為底物。在閉環(huán)狀雙鏈DNA的拓?fù)鋵W(xué)轉(zhuǎn)變中，要暫時(shí)的將DNA的一個(gè)鏈或兩個(gè)鏈切斷，根據(jù)異構(gòu)體化的方式而分為二個(gè)型。切斷一個(gè)鏈而改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的稱為Ⅰ型拓?fù)洚悩?gòu)酶，通過切斷二個(gè)鏈來進(jìn)行的稱為Ⅱ型拓?fù)洚悩?gòu)酶。屬于Ⅰ型的拓?fù)洚悩?gòu)酶，有大腸桿菌的ω蛋白及各種真核細(xì)胞中存在的切斷-結(jié)合酶。
Ⅱ型拓?fù)洚悩?gòu)酶，有存在于細(xì)菌中的DNA促旋酶、噬菌體T4的拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ以及真核細(xì)胞中依賴ATP的拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ等。另外，噬菌體λ的irt基因產(chǎn)物和噬菌體φX174的基因A的產(chǎn)物等也具有切斷—結(jié)合酶的活性，可認(rèn)為是拓?fù)洚悩?gòu)酶之一種。Ⅰ型拓?fù)洚悩?gòu)酶不需要ATP的能量而催化異構(gòu)體化，作為反應(yīng)的中間產(chǎn)物，在原核生物來說是游離型的5′-OH末端扣3′-磷酸末端與酶形成共價(jià)鍵，而真核生物是3′-OH末端5′-磷酸末端與酶形成共價(jià)鍵。此酯鍵中所貯存的能量，可能在切斷端的再結(jié)合上起著作用。
使超螺旋DNA在每一切斷—結(jié)合反應(yīng)中，使L數(shù)發(fā)生一種變化，即松弛。將互補(bǔ)的單鏈環(huán)狀DNA轉(zhuǎn)變成具有螺旋結(jié)構(gòu)的雙鏈環(huán)狀DNA，使單鏈DNA打結(jié)或解結(jié)。另外在二個(gè)環(huán)狀雙鏈DNA一個(gè)分子的一個(gè)鏈切斷時(shí)，形成鏈環(huán)狀二聚體的分子。
在Ⅱ型拓?fù)洚悩?gòu)酶中，DNA促旋酶可單獨(dú)催化閉環(huán)狀DNA產(chǎn)生超螺旋，這是獨(dú)特的。其它二個(gè)型的酶，除可使超螺旋松弛也需要ATP的能量外，還可催化促旋酶的催化反應(yīng)。真核細(xì)胞的拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ，參與核小體的形成，細(xì)菌的ω蛋白參與轉(zhuǎn)錄和某種轉(zhuǎn)位子的插入。促旋酶和T4拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ參與DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程。
DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I催化4種反應(yīng)
?、俪菪乃沙?
?、诶K結(jié)(knot)的形成;
③環(huán)狀雙鏈分子的形成;
?、墉h(huán)狀雙鏈分子的連接。
作用
?、蛐屯?fù)洚悩?gòu)酶
Ⅱ型拓?fù)洚悩?gòu)酶巧妙地執(zhí)行了打開DNA雙螺旋的過程。它將DNA的一個(gè)雙螺旋結(jié)構(gòu)切開，并讓另一個(gè)螺旋從缺口處穿過，在此之后一個(gè)雙螺旋便被打開。
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