拓扑异构酶和脂联素.docx

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1、拓扑异构酶拓扑异构酶（topoisomerase）是指通过切断DNA的一条或两条链中的磷酸二酯键，然后重新缠绕和封口来更正DNA连环数的酶。目录1简介2临床使用3分类▪第一类▪第二类4化学反应5用途6作用7新发现8DNA1简介编辑DNA拓扑异构酶是存在于细胞核内的一类酶，他们能够催化DNA链的断裂和结合，从而控制DNA的拓扑状态，拓扑异构酶参与了超螺旋结构模板的调节。主要存在两种哺乳动物拓扑异构酶。DNA拓扑异构酶I通过形成短暂的单链裂解-结合循环，催化DNA复制的拓扑异构状态的变化；相反，拓扑异构酶II通过引起瞬间双链酶桥

2、的断裂，然后打通和再封闭，以改变DNA的拓扑状态。哺乳动物拓扑异构酶II又可以分为αII型和βII型。拓扑异构酶毒素类药物的抗肿瘤活性与其对酶-DNA可分裂复合物的稳定性相关。这类药物通过稳定酶-DNA可分裂复合物，有效地将酶转换成纤维毒素。2临床使用编辑这些药物包括阿霉素（adriamycin）、放线霉素D（actinomycinD）、道诺梅素（daunomycin）、VP-16、VM-26（替尼泊苷teniposide或者表鬼臼毒素（epipodophyllotoxin）。相对来说，无论是临床，还是处在试验阶段的，作为哺

3、乳动物异构酶II型毒素的药物较多双-和四苯咪唑（Chen等，CancerRes.1993,53,1332-1335;Sun等,J.Med.Chem.1995,38,3638-3644；Kim等,J.Med.Chem.1996,39,992-998），某些白屈菜生物碱（benzo[c]phenanthridine）和原小檗碱类生物碱（protoberberine）与合成的类似体（Makhey等，Med.Chem.Res.1995,5,1-12；Janin等，J.Med.Chem.1975，18，708-713；Makhey等，

4、Bioorg.&Med.Chem.1996,4,781-791），以及bulgerain（Fujii等,J.Biol.Chem.1993，268，），saintopin（Yamashita等，Biochemistry1991，30，5838-5845）和indolocarbazoles(Yamashita等，Biochemistry1992，31，12069-12075)。其他被确定的拓扑异构酶毒素则包括某些白屈菜生物碱（benzophenanthridine）和cinnoline化合物（见LaVoie等，美国专利61403

5、28，以及WO01/32631）。尽管这些化合物大有用途，但是由于其较低的溶解性使得他们的应用受到限制。2006年1月下旬，美国专利局连续授予了美国新泽西大学关于以拓扑异构酶（topoisomerase）为作用靶位的氨基和硝基替代类药物的合成及应用的四个专利。3分类编辑可分为两类一类叫拓扑异构酶I，一类叫拓扑异构酶II。拓扑异构酶I催化DNA链的断裂和重新连接，每次只作用于一条链，即催化瞬时的单链的断裂和连接，它们不需要能量辅因子如ATP或NAD。E.coliDNA拓扑异构酶I又称ω蛋白，大白鼠肝DNA拓扑异构酶I又称切刻-

6、封闭酶(nicking-closingenzyme)。拓扑异构酶II能同时断裂并连接双股DNA链．它们通常需要能量辅因子ATP。在拓扑异构酶II中又可以分为两个亚类：一个亚类是DNA旋转酶(DNAgyrase)，其主要功能为引入负超螺旋，在DNA复制中起十分重要的作用。迄今为止，只有在原核生物中才发现DNA旋转酶．另一个亚类是转变超螺旋DNA(包括正超螺旋和负超螺旋)成为没有超螺旋的松弛形式(relaxedform)。这一反应虽然是热力学上有利的方向，但不知道为什么它们仍然像DNA旋转酶一样需要ATP，这可能与恢复酶的构象有

7、关。这一类酶在原核生物和真核生物中都有发现。第一类DNA拓扑异构酶能催化的反应很多，这里只能作简单叙述。DNA拓扑异构酶I对单链DNA的亲和力要比双链高得多，这正是它识别负超螺旋DNA的分子基础，因为负超螺旋DNA常常会有一定程度的单链区。负超螺旋越高，DNA拓扑异构酶I作用越快。现已知道，生物体内负超螺旋稳定在5%左右，低了不行，高了也不行。生物体通过拓扑异构酶1和II的相反作用而使负超螺旋达到一个稳定状态。现已发现，编码E．coli拓扑异构酶I的基因topA发生突变，则会引起旋转酶基因的代偿性突变；否则，负超螺旋增高，细

8、胞生活能力降低。拓扑异构酶I作用的碱基序列特异性不高，但切点一定在C的下游方向4个碱基(包括C本身)的位置。在将DNA单链切断后，拓扑异构酶I连接于切口的5端，并贮藏了水解磷酸二脂键的能量用以连接切口，因而拓扑异构酶I的作用不需能量供应。此外．拓扑异构酶I还能促进两个单链环的复性，其作用是