ДНК-топоізомераза II (ДНК гіраза) білок
ДНК-топоізомераза II є життєво важливим ферментом будь-якого еукаріотичного організму. ДНК-топоізомерази II функціонують у вигляді димерів, здійснюючи ATP-залежне розщеплення обох ланцюгів ДНК з подальшим перенесенням ланцюгів через розрив і його лігуванням (рис. I.3). Крім релаксації суперскрученості молекул ДНК вона може отримувати освіту або розв'язування вузлів, а також освіту або поділ катенанів (кільцевих замкнутих ДНК, зчеплених один з одним). Реакції розв'язання вузлів і поділу катенанів є прерогативою саме ДНК-топоізомерази II і не виконуються ДНК-топоізомеразами I. Топоізомерази типу II в ході своєї роботи рвуть одночасно обидві нитки подвійної спіралі ДНК і проводять крізь розрив інший двунітевой сегмент. В ході такої реакції порядок зачеплення. Lk. а отже і число сверхвітков. має змінюватися на 2. Тому з певного топоізомера топоізомераза типу II може зробити лише топоізомери. що відрізняються від вихідного на парне число сверхвітков, що і було продемонстровано експериментально (Brown P.O. and Cozzarelli N.R. 1979 і Liu L.F. ea, 1980). Майже для всіх реакцій, що каталізують топоізомеразами типу II, необхідний пов'язаний гідроліз АТР (Gellert M. 1981. Liu L.F. 1983. Wang J.C. 1985. Baldi M.I. ea, 1980 і Hsieh T.S. and Brutlag D. 1980). Саме він робить можливою реакцію сверхспіралізаціі кільцевої замкнутої ДНК, при якій відбувається збільшення її вільної енергії.
У дріжджів ДНК-топоізомераза II потрібно для поділу катенанів сестринських хроматид хромосом в анафазе мітозу і абсолютно необхідна для сегрегації хромосом в мейозі. а також конденсації хроматину в процесі формування метафазних хромосом. З'ясовано важлива роль ДНК-топоізомерази II і в формуванні вищих рівнів структури хроматину, а саме участь ферменту в освіті петель хроматину під час конденсації хромосом.
ДНК-топоізомераза II локалізована в ядрі і в великих кількостях асоціюється з ДНК як в інтерфазних, так і метафазних ядрах. За допомогою специфічних антитіл показано, що молекули ферменту розташовуються переважно вздовж центральної поздовжньої осі обох плечей хромосом у багатьох організмів. Таке аксіальне розподіл ДНК-топоізомерази II в хромосомах спостерігали навіть після видалення з них здебільшого гістонів в результаті багаторазових сольових екстракцій. Специфічна локалізація цього ферменту в хромосомах дуже показова в світлі петельно-доменних особливостей організації хроматину в ядрах. Створюється враження, що ДНК-топоізомераза II знаходиться в вигляді гомодимеру в підставі петель, взаємодіючи з MAR / SAR-послідовностями ДНК хроматину. Хоча топоізомераза II не виявляє суворої специфічності щодо матеріалів, що розщеплюються послідовностей нуклеотидів, на вибір сайтів великий вплив мають структурні компоненти хроматину. Показано, що in vivo існують два класи сайтів, за якими відбувається розщеплення ДНК цим ферментом: одні з них локалізовані в активно транскрібіруемих ділянках хроматину, гіперчутливих до дії нуклеаз. а інші - безпосередньо в MAR / SAR- послідовності.
Асоціація ДНК-топоізомерази II з активно транскрібіруемих ділянками хроматину вказує на її можливу важливу роль в регуляції експресії генів.
Таким чином, ДНК-топоізомераза II є одним з ключових ферментів, необхідних для вирішення складних топологічних проблем, що виникають при зміні структури хроматину в процесах реплікації ДНК, транскрипції генів і сегрегації хромосом в мітозі і мейозі. Певні ізоформи (альфа або бета) цього ферменту, мабуть, грають важливу роль в підтримці динамічної структури хроматину інтерфазних і мітотичних хромосом.
випадковий малюнок
Увага! Інформація на сайті
призначена виключно для освітніх
і наукових цілей