6.10 : ADN topoisomérases

Les topoisomérases sont des enzymes qui détendent les molécules d'ADN surenroulées au cours de divers processus cellulaires, y compris la réplication et la transcription de l'ADN. Ces enzymes régulent le surenroulement positif et négatif de l'ADN sans modifier la séquence nucléotidique. Le sous-enroulement dans le sens inverse des aiguilles d'une montre produit un ADN surenroulé négativement.

Types et mécanisme d'action

Les topoisomérases sont divisées en deux types principaux. Les topoisomérases de type I agissent sur un brin d'ADN double brin et sont divisées en trois catégories : IA, IB et IC. Le type IA forme une liaison covalente avec l’extrémité 5' du brin d'ADN clivé et élimine les superbobines négatives. Il crée une percée monocaténaire que le brin opposé peut passer, résultant en une molécule d'ADN localement démêlée. Le type IB forme une liaison covalente avec l’extrémité 3' du brin brisé d'ADN et peut détendre à la fois l'ADN superenroulé positivement et négativement. L'enzyme fait tourner le brin simple brisé autour du brin opposé, détorsadant l'ADN au cours du processus. Le type IC se trouve principalement dans les archées et a un mécanisme similaire à celui du type IB. La plupart des topoisomérases de type I ne nécessitent pas d'ATP pour détendre l'ADN superenroulé. À l'exception de la gyrase inverse, cette topoisomérase de type IA unique nécessite de l'ATP et génère des superenroulements d'ADN positifs plutôt que de les dérouler.

Les topoisomérases de type II sont des enzymes dépendantes de l'ATP qui coupent les deux brins d'une double hélice d'ADN. Ils sont divisés en deux sous-types, Type IIA et Type IIB. Ces sous-types se distinguent par leur structure et l'emplacement de leurs domaines protéiques. Les deux sous-types ont des mécanismes similaires ; ils transfèrent une boucle d'ADN superenroulé intact à travers le double brin cassé, démêlant ainsi la bobine d'une boucle. La gyrase bactérienne, qui appartient aux topoisomérases de type IIA, peut introduire un superenroulement négatif dans l'ADN et est donc différente de toutes les autres topoisomérases connues.