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Friction and torque govern the relaxation of DNA supercoils by eukaryotic topoisomerase IB

机译：摩擦和转矩控制真核拓扑异构酶IB对DNA超螺旋的松弛

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Topoisomerases relieve the torsional strain in DNA that is built up during replication and transcription. They are vital for cell proliferation and are a target for poisoning by anti-cancer drugs. Type IB topoisomerase (TopIB) forms a protein clamp around the DNA duplex and creates a transient nick that permits removal of supercoils. Using real-time single-molecule observation, we show that TopIB releases supercoils by a swivel mechanism that involves friction between the rotating DNA and the enzyme cavity: that is, the DNA does not freely rotate. Unlike a nicking enzyme, TopIB does not release all the supercoils at once, but it typically does so in multiple steps. The number of supercoils removed per step follows an exponential distribution. The enzyme is found to be torque-sensitive, as the mean number of supercoils per step increases with the torque stored in the DNA. We propose a model for topoisomerization in which the torque drives the DNA rotation over a rugged periodic energy landscape in which the topoisomerase has a small but quantifiable probability to religate the DNA once per turn.
机译：拓扑异构酶可缓解复制和转录过程中积累的DNA的扭转应变。它们对于细胞增殖至关重要，并且是抗癌药物中毒的靶标。 IB型拓扑异构酶（TopIB）在DNA双链体周围形成蛋白质钳，并产生一个瞬态切口，可以去除超螺旋。使用实时单分子观察，我们显示TopIB通过旋转机制释放超螺旋，该旋转机制涉及旋转的DNA和酶腔之间的摩擦：也就是说，DNA不能自由旋转。与切口酶不同，TopIB不会一次释放所有超螺旋，但通常会分多个步骤进行。每步去除的超螺旋数遵循指数分布。发现该酶对扭矩敏感，因为每步的平均超螺旋数随DNA中存储的扭矩增加而增加。我们提出了一种拓扑异构化模型，其中扭矩驱动DNA在崎periodic的周期性能量分布图上旋转，在拓扑图中，拓扑异构酶每回合连接DNA的可能性很小，但可量化。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2005年第7033期|p.671-674|共4页
  • 作者

    Daniel A. Koster; Vincent Croquette; Cees Dekker; Stewart Shuman; Nynke H. Dekker;

  • 作者单位

    Kavli Institute of Nanoscience, Faculty of Applied Sciences, Delft University of Technology, Lorentzweg 1, 2628 CJ Delft, The Netherlands;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 自然科学总论;
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