DNA是一种冗长的分子，比它所在的细胞长大约倍，因此不能随意地将它塞到细胞中去。相反，它必须整齐地加以组装，这样参与关键过程的蛋白就能够访问DNA中的碱基包含的信息。可以将双螺旋DNA想象成一对缠绕在一起的鞋带，一次又一次自我缠绕着，从而让它变得更加紧凑。然而，当涉及细胞分裂时，这种超螺旋性质使得参与DNA复制的蛋白难以接近两条DNA链，将它们分开并复制它们，这样就可将一个DNA分子变成两个DNA分子。DNA复制开始于染色体的特定区域，在那里，特殊的蛋白将两条DNA链分开，就像解开两条鞋带一样拉开DNA双螺旋。然而，这种局部分离实际上会进一步让DNA分子的其余部分缠结在一起，并且在没有干预的情况下导致张力的积累，从而停止DNA复制。这时被称为拓扑异构酶（topoisomerase）的酶进来了，当两条DNA链被分离开时，这些拓扑异构酶在这两条DNA链的前面移动，切断它们，解开它们，随后重新将它们连接在一起从而缓解由DNA超螺旋引起的张力。人们通常认为这些拓扑异构酶足以允许DNA复制进行。然而，在一项新的研究中，来自美国麻省理工学院和杜克大学医学院的研究人员指出这些拓扑异构酶可能需要额外蛋白的指导，这些额外的蛋白识别过度扭曲的DNA的特征性形状。相关研究结果于年9月13日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“ABacterialChromosomeStructuringProteinBindsOvertwistedDNAtoStimulateTypeIITopoisomerasesandEnableDNAReplication”。论文通信作者为麻省理工学院的MichaelT.Laub和杜克大学医学院的MariaA.Schumacher。论文第一作者为麻省理工学院的MonicaS.Guo和DianeL.Haakonsen。
图片来自Cell,doi:10./j.cell..08.。
Laub说，“长期以来我们就已知道拓扑异构酶是DNA复制所必需的，但是并不清楚的是，它们自身是否就已足够了。这是第一篇论文鉴定出细菌或真核生物中的一种蛋白是将拓扑异构酶定位在复制叉之前并帮助它们做它们在那里需要做的事情所必需的。”必需但并不是足够的尽管众所周知拓扑异构酶对DNA复制是至关重要的，但是如今越来越清楚的是，我们对调节它们的活性的机制知之甚少，包括它们在何时何地采取行动来缓解由DNA超螺旋引起的压力。依据于拓扑异构酶切割的DNA链数量，它们可分为两类：I型拓扑异构酶和II型拓扑异构酶。这些研究人员着重