إن الإنزيمات توبوإيزوميراز هي إنزيمات تعمل على إرخاء جزيئات الحمض النووي التي تلتف حول الجرح أثناء العمليات الخلوية المختلفة، بما في ذلك تكرار الحمض النووي ونسخه. تنظم هذه الإنزيمات الالتفاف الفائق للحمض النووي الإيجابي والسلبي دون تغيير تسلسل النيوكليوتيدات. يؤدي انحلال الحمض النووي في اتجاه عقارب الساعة إلى تكوين الحمض النووي فائق الالتفاف بشكل إيجابي، بينما يؤدي الالتفاف في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة إلى إنتاج حمض نووي فائق الالتفاف بشكل سلبي.

أنواع وآليات العمل

تنقسم التوبويزوميراز إلى نوعين رئيسيين.  ؛ يعمل النوع الأول توبوإيزوميراز على خيط واحد من DNA مزدوج الشريطة، وينقسم إلى ثلاث فئات: IA و IB و IC.&# 160؛ يشكل النوع IA رابطة تساهمية بالنهاية 5'؛ حبلا الحمض النووي المشقوق ويزيل السوبر سالبة. إنه يخلق اختراقاً أحادياً يمكن للخيط المعاكس أن يمر به، مما ينتج عنه جزيء DNA غير متشابك محلياً. يشكل النوع IB رابطة تساهمية مع النهاية 3'؛ للخيط الحمض النووي المكسور ويمكنه استرخاء الحمض النووي فائق الالتفاف إيجاباً وسلباً. يقوم الإنزيم بتدوير الشريط المفرد المقطوع حول الخيط المقابل، مما يؤدي إلى لف الحمض النووي في هذه العملية.  ؛ يوجد النوع IC بشكل أساسي في العتائق وله آلية مماثلة للنوع IB. ؛ لا تتطلب معظم الأيزوميراز العلوي من النوع الأول ATP لإرخاء الحمض النووي الفائق الالتفاف.  ؛ باستثناء الجيروسكوب العكسي، يتطلب هذا النوع الفريد من النوع IA العلوي إيزوميراز ATP ويولد لفائف الحمض النووي الفائقة الإيجابية بدلاً من فكها.

إنزيمات الإيزوميراز من النوع الثاني عبارة عن إنزيمات تعتمد على ATP وتقطع كلاً من خيوط اللولب المزدوج للحمض النووي. وهي مقسمة إلى نوعين فرعيين ، النوع IIA والنوع IIB. تتميز هذه الأنواع الفرعية ببنيتها ومواقع مجالات البروتين الخاصة بها. كلا النوعين الفرعيين لهما آليات متشابهة ؛ ينقلون حلقة من الحمض النووي فائق الالتواء السليم عبر الشريط المزدوج المكسور، وبالتالي يفك تشابك الملف بواسطة حلقة واحدة. يمكن للجيرايز البكتيري، الذي ينتمي إلى النوع IIA توبوإيزوميراز، إدخال الالتفاف الفائق السلبي في الحمض النووي، وبالتالي فهو يختلف عن جميع أنواع التوبويزوميراز المعروفة الأخرى.  ؛  ؛