32
Rozdział2
napodzielićnadwiegłównekategorie,typIitypII.Obatypymożnadalejpodzielićnapodrodziny:IA,IB,IIA
iIIB.Dotychczaszidentyfikowanoprzynajmniejpięćróżnychtopoizomerazobecnychuwyższycheukariotów,
wtymtakżeuczłowieka(tab.2.3).PierwszątopoizomerazęodkryłJimWang,któryposzukiwałaktywnościenzy-
matycznejusuwającejsuperskrętypowstającewczasiereplikacjiDNA(zob.podrozdz.6.6).
TopoizomerazytypuIsąenzymamiwyspecjalizowanymizlikwidowaniusuperhelikalnościDNA(wDrelakso-
waniu”cząsteczkiDNA).NiewymagająenergiipochodzącejzhydrolizyATP.TypIAlikwidujejedynieujemnesu-
perskręty,atypIBzarównoujemne,jakidodatnie.IchaktywnośćwymagarozcięciajednejniciDNA(rozcięcie
wiązaniafosfodiestrowegopomiędzysąsiadującymizesobąnukleotydami)iprzeniesieniadrugiejniciDNAprzez
topęknięcie.Topoizomerazyniepozostawiająwolnychkońcówrozciętejniciswojemulosowi.Wręczprzeciwnie,
łącząsięzjednymznichkowalencyjnie(zktórym-zależyodspecyficznościenzymu)(ryc.2.16).Rozcięciezosta-
jeponownieDzszyte”,alikwidacjajednegosuperskrętuzwiększaliczbęopleceńojeden.
AktywnośćtypuIItopoizomerazjestzależnaodATP.PowstajączasowopęknięciawobuniciachDNA,ainny
odcinekdwuniciowejhelisyDNAjestprzenoszonyprzeztopęknięcie,któremożnaporównaćdobramyzbudo-
wanejzkońcówobuniciDNAiprzyłączonychdotychkońcówdwóchpodjednostektopoizomerazyII.Enzymy
telikwidujązarównododatnie,jakiujemnesuperskrętyDNA,adodatkowomogąrozcinaćsplątanecząsteczki
DNA(kolistecząsteczkiDNAmogąbyćzesobąsplecionejakogniwawłańcuchu).Prokariotycznatopoizomera-
zaII(zwanateżgyrazą)jestspecyficznymenzymemmogącymrównieżwprowadzaćujemnesuperskręty.
Obatypytopoizomeraz(IiII)odgrywająistotnąrolęwwieluprocesachkomórkowych,wtymwkondensacji
isegregacjichromosomów,replikacjiDNA,transkrypcjigenówirekombinacji(Choroby.Ramka2.2).
Ryc020160Mechanizmdziałania
topoizomerazytypuI0Enzymwiążesięzkolistą
cząsteczkąDNAmającąjedenujemnysuperskręt
(zob.ryc.2.14)irozplatapodwójnąhelisę.Enzym
nacinajednąnić,awiążącsiędowolnychkońców,
zapobiegaichniekontrolowanymobrotom.
Koniec5!pękniętejniciwiążesiękowalencyjnie
doaminokwasutyrozyny(zob.wstawka),
akoniec3!wiążesięniekowalencyjniezinnym
rejonemenzymu.Enzymprzepychadrugąnić
DNAprzezpęknięcieiłączy(liguje)pęknięte
końce.Efektemjestwzrostliczbyopleceń
wcząsteczceDNAo1.Enzymoddysocjowuje
odDNA,niciDNAdenaturują,powstaje
zrelaksowanacząsteczkaDNA.Wstawka:
WreakcjirozcinaniajednejniciDNA
katalizowanejprzeztopoizomerazę,tlengrupy
hydroksylowejtyrozyny,znajdującejsięwmiejscu
aktywnymenzymu,atakujeatomfosforuwiązania
fosfodiestrowegoDNA,tworząckowalencyjnie
połączonąfosfotyrozynę,którałączyDNA
zenzymem.Wiązaniefosfodiestrowepękawtym
samymczasie.Ponownepołączeniekońców
pękniętejniciDNAjestodwrotnościąopisanej
reakcji.Tlenwolnejgrupyhydroksylowej
zkońca3!pękniętejniciDNAatakujefosfor
wpołączeniufosfotyrozyna,rozbijawiązanie
kowalencyjnemiędzybiałkiemaDNAiodtwarza
wiązaniefosfodiestrowemiędzysąsiednimi
nukleotydaminiciDNA.