DNA螺旋与拓扑异构酶相互作用的新发现

　　一个荷兰人领导的国际性研究组在分子水平上破解了自然释放DNA中积累起来的扭曲张力的机制。来自Delft理工大学、Ecole Normale Superieure和Sloan-Kettering研究所的研究人员将他们的发现公布在3月31日的《自然》杂志上，并成为这一期杂志的封面。

　　IB型拓扑异构酶能够释放DNA链中积累的扭力。研究过程中，研究人员能够在分子水平上跟踪一个单个的拓扑异构酶分子一段时间内在单个DNA分子上的活动。拓扑异构酶能够夹着DNA、切开两个DNA链中的一个并使DNA在与粘性末端重新结合在一起前变得舒展。在灵敏的检测仪器的帮助下，研究人员能够测量不同参数，如在酶空腔中的旋转的DNA的摩擦力。这项研究对DNA和这种酶之间的相互作用有了新的了解。

　　DNA的两个单链纽在一起并形成双螺旋结构，而双链的碱基对序列储存着遗传信息。在细胞分裂过程中，遗传物质被复制并且负责复制的酶必须能够将这些碱基序列转录。但是要实现这个过程就必须将需要转录的DNA部分变直。这种缠绕和舒展共存的DNA分子中产生了扭力，其扭力的大小随着细胞分裂过程的发展而增加。这种力能够延迟细胞分裂过程并且在一些情况下甚至终止分裂，而IB型拓扑异构酶则能减少这些扭力。

　　这种酶释放DNA扭力的步骤如下：拓扑异构酶先像夹子一样夹住双链DNA，然后瞬时穿过两条DNA链中的其中一条。DNA分子中积累的这种扭力然后在完整链附近被消磨掉。在旋转之后，这种酶再次紧紧抓住旋转的DNA并将断裂的链重新粘连起来。研究人员能够测定出这种拓扑异构酶在剪切和粘连过程之间卸掉的超螺旋的确切数目。

　　IB型拓扑异构酶工作的精确机制还对癌症研究有重要意义。能够抑制IB拓扑异构酶功能的药物已在临床上有所使用，但它们的使用可能在获得这些发现后得到改善。