중국어 이름: 토폴로지 이기종 효소 mbth: 이기종 효소 소개: 세포핵에 존재하는 효소의 특징: DNA 사슬의 부러짐과 결합을 촉진할 수 있다. 소개, 임상 사용, 분류, 1 종, 2 종, 화학반응, 용도, 기능, 새로운 발견, 소개 DNA 토폴로지 이기종 효소는 핵에 존재하는 효소로 DNA 사슬의 부러짐과 결합을 촉진시켜 DNA 의 토폴로지 상태를 통제한다. 토폴로지 이소 메라 아제는 초분자에 관여한다. 포유류에는 주로 두 가지 토폴로지 이소 메라 아제가 있습니다. DNA 토폴로지 이기종 효소 I 는 짧은 단일 체인 절단-순환을 형성하여 DNA 복제의 토폴로지 이기종 상태 변경을 촉매합니다. 반대로 토폴로지 이기종 효소 II 는 일시적인 이중 체인 효소 브리지를 끊은 다음 켜고 다시 닫아 DNA 의 토폴로지 상태를 변경할 수 있습니다. 포유류 토폴로지 이기종 효소 II 는 알파 II 형과 베타 II 형으로 나눌 수 있다. 토폴로지 이기종 효소 독소의 항종양 활성성은 효소 -DNA 분해성 복합물의 안정성과 관련이 있다. 이 약들은 안정효소 -DNA 분해복합물을 통해 효소를 섬유소 용해로 효과적으로 변환할 수 있다. 임상적으로 사용되는 이 약들은 독소루비신, 방선균 D, 유에리스로 마이신, VP- 16, VM-26 (테니포사이드나 표절구 독소) 이다. 상대적으로, 디 벤즈 이미 다졸과 테트라 벤즈 이미 다졸은 임상 또는 실험 단계에서 포유류 이소 메라 아제 ⅱ 독소 (첸 등, Cancer Res. 1993, 53,1332-/ 손 등 의학화학지1995,38,3638-3644; 김 등 의학 박사. 화학. 1996, 39,992-998), 일부 백굴알칼리 알칼로이드 (벤조 [c] 벤젠과 안트라센 피리딘) 와 원래의 베르베린 알칼로이드와 그 합성 유사체 (Makhey 등, Med. 화학. 결의 65438 호+). Janin 등, J.Med.Chem. 1975,18,708-713; 마크 하이 등, 비오 오그. & med.chem.1996,4,781-791) 및 bulgerain(Fujii 등 5838-5845) 와 인돌 카바 졸 (야마시타 등, 생화학 1992, 3 1,12069-/ 확인된 기타 토폴로지 이기종 효소 독소에는 백굴레틴과 cinnoline 화합물의 일부 알칼로이드 (LaVoie 등, 미국 특허 6 140328, WO0 1/3263 1 참조) 가 포함됩니다 이 화합물들은 매우 큰 용도가 있지만, 그것들의 낮은 용해로 인해 그것들의 응용이 제한되어 있다. 2006 년 6 월 5438+ 10 월 말, 미국 특허국은 뉴저지 대학에 각각 이기종 효소를 겨냥한 아미노기와 니트로 대체제의 합성과 응용을 위한 4 가지 특허를 수여했다. 분류는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다: 하나는 토폴로지 이소 메라 아제 I 이고, 하나는 토폴로지 이소 메라 아제 II 입니다. 토폴로지 이기종 효소 I 는 DNA 사슬의 부러짐과 재결합을 촉매하며, 한 번에 하나의 체인, 즉 단일 사슬을 촉매하는 순간적인 파열과 재연결에만 작용한다. ATP 나 NAD 와 같은 에너지 보조 요소가 필요하지 않습니다. 대장균 DNA 토폴로지 이기종 효소 I 는 오메가 단백질이라고도 하고, 쥐 간 DNA 토폴로지 이기종 효소 I 는 절개 폐쇄 효소라고도 합니다. 토폴로지 이기종 효소 II 는 두 개의 DNA 체인을 동시에 끊고 연결할 수 있습니다. 일반적으로 에너지 보조 계수 ATP 가 필요합니다. 토폴로지 이기종 효소 II 에서는 두 가지 하위 범주로 나눌 수 있습니다. 하위 클래스는 DNA 회전 효소이며, 주요 기능은 음의 초나선을 도입하는 것이며 DNA 복제에서 매우 중요한 역할을 합니다. 지금까지 DNA 회전효소는 원핵 생물에서만 발견되었다. 또 다른 하위 클래스는 초나선형 DNA (양수 초나선형 DNA 및 음수 초나선형 DNA 포함) 를 초나선형 DNA 가 없는 릴랙스 형태로 변환하는 것입니다. 이 반응은 열역학의 유리한 방향이지만, 나는 왜 그들이 DNA 회전효소와 같은 ATP 를 필요로 하는지 모르겠다. 이는 회복효소의 구상과 관련이 있을 수 있다. 이 효소는 원핵 생물과 진핵 생물 모두에 있다. 첫 번째 유형의 DNA 토폴로지 이소 메라 아제는 많은 반응을 촉매 할 수 있습니다. DNA 토폴로지 이기종 효소 I 의 단일 체인 DNA 에 대한 친화력은 이중 체인보다 훨씬 높습니다. 이는 음의 하이퍼나선형 DNA 를 식별하는 분자 기반입니다. 왜냐하면 음의 하이퍼나선형 DNA 는 종종 어느 정도의 단일 체인 영역을 가지고 있기 때문입니다. 음의 초나선이 높을수록 DNA 토폴로지 이질효소 I 의 작용이 빨라진다. 이제 생물의 음의 초나선이 5% 정도 안정되어 낮아도 안 된다는 것을 알고 있습니다. 이 생물은 토폴로지 이기종 효소 1 과 II 의 반대 작용을 통해 음의 초나선을 안정화시켰다. 대장균 토폴로지 이기종 효소 I 를 코딩하는 유전자 A 의 돌연변이가 회전효소 유전자의 보상성 돌연변이를 일으킬 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 그렇지 않으면 음의 초나선이 증가하여 세포 활력이 떨어진다. 토폴로지 이기종 효소 I 의 염기서열은 특이성이 높지 않지만, 접선점은 C 하류 4 개의 염기 (C 자체 포함) 에 있어야 한다. DNA 단일 체인이 끊어지면 토폴로지 이소 메라 아제 I 가 절개의 5- 끝에 부착되고 인산 디 에스테르 결합을 가수 분해하는 에너지는 절개를 부착하기 위해 저장되기 때문에 토폴로지 이소 메라 제 I 의 기능에는 에너지 공급이 필요하지 않습니다. 또한 토폴로지 이기종 효소 I 는 두 개의 단일 체인의 리 폴딩을 촉진하는데, 이는 리 폴딩 과정에서 발생하는 체인 수의 부압을 줄여 리 폴딩 과정을 끝까지 진행하는 데 사용됩니다. 단일 링크의 일부가 끊어지고 다른 부분이 컷을 우회하면 삼엽형 매듭 구조 분자를 생성할 수 있습니다. 두 개의 이중 체인이 있는 경우, 그 중 하나는 간격이 있고, 토폴로지 이기종 효소 1 은 노치 맞은편의 체인을 차단하고, 완전한 이중 체인을 넣고, 연결해서 연쇄체인을 형성할 수 있다. 위의 세 가지 반응은 오른쪽 그림과 같다. 토폴로지 이기종 효소 I 는 다른 반응도 촉발할 수 있는데, 이는 복제와 재편성의 메커니즘에서 논의될 것이다. 두 번째 대장균의 토폴로지 이기종 효소 II (회전효소) 는 음의 초나선을 도입하는 것 외에도 쌍사슬 DNA 고리와 결합 분자를 형성하거나 분해하는 능력을 가지고 있다. ⅱ 클래스 토폴로지 이기종 효소는 염기서열 특이성이 없어 두 쌍의 교차 쌍체인 DNA 를 결합할 수 있다. DNA 자이 트론에는 두 개의 α 서브 유닛과 두 개의 β 서브 유닛이 있습니다. 알파 야키요는 105KDa 로 gyrA 유전자로 코드화되어 인산다이에스테라 활성을 가지고 있으며, 나프탈렌산에 의해 억제될 수 있다. A 야키약 95KD 는 graB 유전자로 코드화되어 ATP 효소 활성을 가지고 있어 신생마이신에 의해 억제될 수 있다. 이 두 약물은 모두 야생형 대장균의 DNA 복제를 억제할 수 있다. DNA 회전효소는 대장균이 DNA 쌍사슬을 절단한 후 복제하는 데 없어서는 안 될 것으로 보인다. 절개의 5' 끝은 두 개의 A 야기를 결합하고 인산다이에스테르 결합으로 얻은 에너지를 저장한다. 효소의 무결성으로 인해 DNA 사슬의 네 끝은 임의로 회전할 수 없다. 효소의 변형작용으로, 완전한 이중 사슬이 절개를 통과한 후 인산이 에스테르 결합을 다시 형성한다. 베타야키의 역할은 ATP 를 가수 분해하여 효소 분자를 원래의 구상으로 회복시켜 다음 반응에 사용하는 것이다. ATP 대신 ATP 동계물, 아미노기 ATP 를 사용하면 이를 확인할 수 있다. 이 동족체는 DNA 회전효소에 의해 수해될 수 없기 때문에, 1 차 토폴로지 이성질화 반응을 촉진하고 음의 초나선을 증가시켜 향후 토폴로지 이성질화 반응을 방해할 수 있다. 화학반응 DNA 토폴로지 이기종 효소는 많은 반응을 촉발하는데, 그 본질은 DNA 의 인산다이에스테르 결합을 먼저 차단한 다음 DNA 의 연결 수를 변경한 다음 연결하는 것으로, 핵산 내체효소와 DNA 연결 효소의 기능을 가지고 있다. 그러나 기존의 끊어진 DNA 를 연결할 수 없습니다. 즉, 절단 반응과 연결 반응이 서로 결합되어 있습니다. 토폴로지 이기종 효소 (I 형 및 II 형 포함) 는 기호 변환 모델 (왼쪽 아래) 으로 해석할 수 있습니다. DNA 토폴로지 이소 메라 아제 외에도 많은 시약, 특히 플레이크 염료 분자는 인접한 염기 사이에 내장되어 염기 응집에 영향을 미치며 DNA 의 토폴로지 상태를 변경할 수 있습니다. 가장 분명한 예는 브롬화 을괴이다. 예를 들어, SV40 의 CCC 분자와 브롬화 을괴의 결합 실험을 예로 들자면, 염료가 없는 경우 이 DNA 는 음의 초나선이고 침전 상수가 높다 (21S). 염료 분자와 뉴클레오티드의 비율이 0.05 일 때, 침전 수는 l6S 로 떨어지고 DNA 는 릴랙스되어 초나선형이 없다. 염료 분자와 뉴클레오티드의 비율이 0.09 로 증가하면 침전 상수가 약 2 1S 로 올라가고 DNA 분자는 양수 초나선이다. 이 관계는 위 그림의 오른쪽 그림에 나와 있지만, 브롬화 B 는 Lk 값을 변경하지 않고, 단지 브롬화 B 의 분자 매장이 국부 DNA 2 차 구조의 긴밀한 결합 상태를 증가시킨다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 임베딩 염료 분자의 수가 증가함에 따라, 음의 초나선은 먼저 줄고 사라진 다음, 양의 초나선이 증가한다. 이는 단일 체인 DNA 결합 단백질이 음의 초나선을 기포 구조로 전환시키는 것과 유사합니다. 이소 메라 아제: 하나 또는 두 개의 DNA 사슬에서 인산이 에스테르 결합을 끊은 다음 다시 감아 밀봉하여 DNA 일련 번호를 변경하는 효소. DNA 회전효소. DNA 이기종 효소는 DNA 토폴로지 이성질체의 전환을 촉진하는 효소의 총칭이다. 체외반응기리를 분석하기 위해 고리형 DNA 를 밑물로 DNA 사슬의 분리와 결합의 결합반응을 촉발한다. 폐쇄 루프 이중 체인 DNA 의 토폴로지 변환에서는 DNA 의 체인 하나 또는 두 개를 일시적으로 차단하여 이성체 화 방법에 따라 두 가지로 나눕니다. 하나의 체인을 절단하여 토폴로지를 변경하는 토폴로지 이기종 효소 II I 는-이기종 효소 I 라고 하며, 두 개의 체인을 절단하여 진행되는 토폴로지 이기종 효소 II 는 라고 합니다. I 형 토폴로지 이기종 효소로서 다양한 진핵 세포에 존재하는 대장균이 있는 오메가 단백질 (분자량이 1 10000 인 단일 폴리펩티드 체인으로 구성됨) 과 절개 폐쇄 효소 (분자량이 약 65000-70000, 분자량 II 형 토폴로지 이기종 효소는 세균의 DNA 회전효소, 파지 T4 의 토폴로지 이기종 효소 II 와 진핵세포에서 ATP 에 의존하는 토폴로지 이기종 효소 II 를 포함한다. 또한, 박테리오파지의 IRT 유전자 산물과 X174 파지의 유전자 A 생성물도 절단 결합 효소의 활성성을 가지고 있어 토폴로지 이기종 효소 중 하나로 간주될 수 있다. I 형 토폴로지 이기종 효소는 ATP 에너지 없이 이질화를 촉진한다. 반응의 중간산물로서 원핵 생물에서 헤엄치는 5'-OH 끝은 3'- 인산 끝과 연결되어 효소와 가격키를 형성하고, 진핵 생물에서는 3'-OH 끝의 5'- 인산 끝은 효소와 가격키를 형성한다. 에스테르 키에 저장된 에너지는 끊어진 끝의 재구성에서 작용할 수 있습니다. I 형 토폴로지 이기종 효소는 다음과 같이 반응한다. 각 절단 결합 반응에서 초나선 DNA (DNA 의 토폴로지 이성질체 참조) 의 L 수가 바뀌어 이완된다. 상호 보완적인 단일 체인 링 DNA 는 나선형 구조를 가진 이중 체인 링 DNA 로 변환되어 단일 체인 DNA 가 논리적으로 묶이거나 풀립니다. 또한, 두 개의 링 이중 체인 DNA 의 분자 중 하나의 체인이 끊어지면 체인 링 이량 체 분자 (ca-tenane) 가 형성된다. 유형 II 토폴로지 이소 메라 아제에서 DNA 사이클로트론 효소는 폐쇄 루프 DNA 를 독립적으로 초나선형으로 촉매 할 수 있습니다. 다른 두 종류의 효소는 초나선을 이완시키고 ATP 에너지를 필요로 할 뿐만 아니라, 회전효소의 촉매반응을 촉진할 수 있다. 진핵 토폴로지 이기종 효소 I 는 핵소체의 형성에 관여하고, 세균 오메가 단백질은 변환과 일부 트랜스포존의 삽입에 참여한다. 에폭시 효소와 T4 토폴로지 이기종 효소 II 는 DNA 복제 및 전사 과정에 관여한다. I (DNA 토폴로지 이소 메라 아제 I 는 4 가지 반응을 촉매한다: ① 초나선 이완; (2) 매듭의 형성; ③ 링 이중 가닥 분자의 형성; ④ 링 이중 가닥 분자 연결. 이 효소는 송아지 흉선에서 유래한 것으로 원핵 생물의 효소와는 달리 Mg2+ 가 없어도 활성을 나타낸다. 원핵 생물에서 온 DNA 토폴로지 이기종 효소 I 는 음의 사슬 초나선 분자에만 작용하는데, 이 효소는 양음의 초나선 분자를 모두 느슨한 형태로 만들 수 있다. 목적 DNA II 형 토폴로지 이기종 효소 II 형 토폴로지 이기종 효소는 DNA 이중 나선을 켜는 과정을 교묘하게 완성했다. DNA 의 이중 나선 구조를 자르고 다른 나선이 틈새를 통과하게 한 다음 이중 나선이 열립니다. 여기에 표시된 사진은 두 가지 단백질로 구성되어 있습니다. 1bgw 로 번호가 매겨진 단백질은 토폴로지 이기종 효소의 하반부 구조를 가지고 있고, 또 다른 1eil 로 번호가 매겨진 단백질은 한 회전 효소의 도메인에서 나온 것으로, 토폴로지 이기종 효소의 상반부와 매우 유사합니다. 토폴로지 이소 메라 아제는 높은 촉매 활성을 가지며, DNA 가 그 위에 들어가는 두 개의 균열을 제어하는 "문" 과 유사한 구조를 가지고 있습니다. 여기서 빨간색으로 표시된 두 개의 티로신은 DNA 체인과 결합하여 DNA 가 회복될 때까지 이 밀접한 결합 패턴을 형성합니다. 역할은 슈퍼 나선을 푸는 것이다. 초나선이란 DNA 에서 장력 축적의 한 형태다. 토폴로지 이소 메라 아제 억제제는 중요한 항 종양 약물로, 토폴로지 이소 메라 아제와 DNA 사이에 형성된 원자가 복합체를 안정화시켜 DNA 복제 메커니즘에 장애를 설정하는 것으로 간주됩니다. 과학자들은 여전히 토폴로지 이기종 효소를 표적으로 하는 약물의 기원을 잘 알지 못한다. 이번 호의 표지 사진은 이 약물로 인한 양성 DNA 초나선의 축적을 보여준다. 이 DNA 의 슈퍼 엉킴은 DNA 중합 효소의 진행을 방해할 수 있으며, 복제 포크를 막거나 파괴하는 역할을 하여 세포가 죽게 할 수도 있다. DNA 나선형이 토폴로지 이성효소와 상호 작용하는 새로운 발견네덜란드인이 이끄는 한 국제연구팀이 분자수준에서 자연적으로 DNA 에서 축적된 왜곡장력을 방출하는 메커니즘을 해독했다. 데일프트공대, 프랑스 고등사범대학, 슬로언 케이틀린 연구소의 연구원들이 3 월 3 1 호의 네이처 잡지에 연구 결과를 발표해 이번 호의 표지가 됐다. IB 형 토폴로지 이기종 효소는 DNA 체인에 축적된 토크를 방출할 수 있다. 연구 과정에서 연구원들은 분자 수준에서 단일 DNA 분자에 대한 단일 토폴로지 이기종 효소 분자의 활동을 일정 기간 추적할 수 있다. 토폴로지 이기종 효소는 DNA 를 수용하고, 두 DNA 체인 중 하나를 자르고, 점성 끝을 다시 연결하기 전에 DNA 를 뻗게 할 수 있다. 예민한 탐지기의 도움으로 연구원들은 효소강에서 DNA 를 회전하는 마찰력과 같은 다양한 매개변수를 측정할 수 있다. 이 연구는 DNA 와 이 효소의 상호 작용에 대해 새로운 인식을 갖게 되었다. DNA 의 두 개의 단일 사슬이 함께 꼬여 이중 나선 구조를 형성하고, 이중 사슬의 염기쌍 서열에는 유전 정보가 저장되어 있다. 세포 분열 과정에서 유전 물질이 복제되고 복제를 담당하는 효소는 반드시 이 염기서열을 전사할 수 있어야 한다. 그러나 이 과정을 이루기 위해서는 DNA 가 전사해야 할 부분을 곧게 펴야 한다. DNA 분자의 이런 얽힘과 스트레칭은 비틀림을 일으키고, 비틀림의 폭은 세포 분열의 발전에 따라 증가한다. 이 힘은 세포 분열 과정을 지연시킬 수 있으며, 심지어 어떤 경우에는 멈추게 할 수 있으며, IB 토폴로지 이기종 효소는 이러한 비틀림력을 줄일 수 있습니다. 이 효소가 DNA 비틀림을 방출하는 단계는 다음과 같습니다. 토폴로지 이소 메라 아제는 먼저 집게처럼 이중 가닥 DNA 를 잡은 다음 두 개의 DNA 사슬 중 하나를 순식간에 통과합니다. DNA 분자에 축적된 이 왜곡은 전체 체인 근처에서 점차 사라진다. 회전 후 효소는 회전된 DNA 를 다시 잡고 끊어진 체인을 다시 연결합니다. 연구원들은 이 토폴로지 이기종 효소가 전단과 접착 사이에서 분리되는 초나선의 정확한 수를 확인할 수 있다. IB 토폴로지 이기종 효소의 정확한 메커니즘은 암 연구에도 중요한 의미가 있다. IB 토폴로지 이기종 효소 기능을 억제할 수 있는 약물은 이미 임상적으로 사용되었지만, 이러한 발견을 받은 후 그 사용이 개선될 수 있다.