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研究揭示 II 型拓撲異構(gòu)酶捕獲轉(zhuǎn)運片段 DNA 的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)
作者：孟凌霄  來源：中國科學報
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中國科學院生物物理研究所饒子和院士研究團隊首次解析了II 型 DNA 拓撲異構(gòu)酶直接結(jié)合轉(zhuǎn)運片段 DNA的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。該工作以 T4 噬菌體II型拓撲異構(gòu)酶作為研究對象，揭示了這一類酶在催化反應循環(huán)中長期缺失的中間結(jié)構(gòu)狀態(tài)，對理解其完整工作機制具有重要意義。相關(guān)論文12月18日發(fā)表于《科學進展》。
II 型 DNA 拓撲異構(gòu)酶通過暫時切斷“門片段 DNA”（Gate-segment DNA or G-DNA），使另一條雙鏈 DNA（T-DNA）通過，從而解決復制、轉(zhuǎn)錄及染色體分離過程中產(chǎn)生的超螺旋與纏結(jié)問題，是維持染色體拓撲穩(wěn)定性不可或缺的酶類。盡管與 G-DNA 結(jié)合的II型拓撲異構(gòu)酶的結(jié)構(gòu)已在過往的研究中被部分解析，但對于 T-DNA 被酶捕獲和轉(zhuǎn)運這一關(guān)鍵步驟，長期缺乏直接的結(jié)構(gòu)證據(jù)，是該領域研究的重要空缺。
該研究首次通過冷凍電鏡技術(shù)解析了溶液條件下T-DNA 被穩(wěn)定捕獲于 II 型拓撲異構(gòu)酶中央腔室的三維結(jié)構(gòu)（分辨率約3 ?）。該成果為 II 型DNA拓撲異構(gòu)酶的完整催化模型提供了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)基礎，并為設計針對 T-DNA 轉(zhuǎn)運過程的抗感染和抗腫瘤藥物提供了新的方向。
該研究得到國家自然科學基金委、中國科學院的經(jīng)費支持。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adw2839
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