توبوإيزوميراز

د.محمد القاضي

المساهمة الرئيسية في هذا المقال

التوبوإيزوميرازات (النمط الأول: EC 5.99.1.2، النمط الثاني EC 5.99.1.3) أنزيمات تنظم فرط لف overwinding الدنا أو فك لفه underwinding. تنشأ مشاكل لف الدنا عن الطبيعة المجدولة المتشابكة لبنيته الحلزونية المضاعفة. مثلاً أثناء تضاعف الدنا يصبح الدنا أمام شوكة التضاعف ملفوفاً بشكل مفرط. إذا ترك بدون تدخل سيؤدي هذا التوتر بالنهاية إلى إعاقة تضاعف الدنا (يحصل حدث مشابه في الانتساخ). للمساعدة على التغلب على مثل هذه المشاكل الطوبولوجية الناجمة عن الحلزون المضاعف، ترتبط التوبوإيزوميرازات إما إلى الدنا مفرد الطاق أو مضاعف الطاق ويقطع الهيكل الفوسفاتي للدنا. يسمح هذا القطع الوسيط للدنا بأن ينفك (فك لف الدنا) وفي نهاية هذه العمليات يعاد ختم هيكل الدنا مرة أخرى. بما أن التركيب الكيميائي الكلي واتصال الدنا لا يتغيران، وبما أن جزيئتي الدنا المفكوكة وغير المفكوكة عبارة عن إيزوميرات كيميائية وتختلف فقط في طوبولوجيتها، أطلق عليها هذا الاسم. التوبوإيزوميراز عبارة عن أنزيمات إيزوميراز تعمل على طوبولوجية الدنا.

الاكتشاف

التوبوإيزويمراز الأول هو E. coli topo I اكتشف من قبل جيمس س. وانغ.

الوظيفة

التكوين الحلزوني المضاعف الذي يتواجد فيه طاقي الدنا بشكل طبيعي يجعل من الصعب عليهما أن ينفصلا، ولذا يجب أن ينفصلا ببروتينات الهليكاز helicase لتقوم البروتينات الأخرى بانتساخ التسلسلات التي ترمز البروتينات أو في حالة تضاعف الصبغيات. فيما يدعى الدنا الحلقي (الذي يكون فيه حلزون الدنا المضاعف متصل الطرفين مشكلاً حلقة "دائرة") برتبط الطاقين طوبولوجياً.

الأهمية السريرية

انظر أيضاً مثبطات الإيزوميراز

تعمل العديد من الأدوية عبر التداخل مع التوبوإيزوميرازات. فالصادات الحيوية واسعة الطيف من زمرة الفلوروكينولون تعمل بالتسبب بخلل لوظيفة التوبوإيزميرازات الجرثومية من النمط الثاني. هذه الجزيئات المثبطة الصغيرة تعمل كعوامل فعالة مضادة للجراثيم بسلب قدرة التوبوإيزوميراز الطبيعية على خلق التكسرات في الدنا الصبغي. تعمل بعض أدوية العلاج الكيميائي المسماة بمثبطات التوبوإيزوميراز بالتداخل مع التوبوإيزوميرازات حقيقية النواة في الخلايا السرطانية. يحرض ذلك تكسرات في الدنا تؤدي في النهاية إلى الاستماتة (الموت الخلوي المبرمج). خارج خصائصه العلاجية الممكنة يمكن أن يؤدي هذا التأثير المؤذي للدنا إلى أورام ثانوية لدى المرضى. التوبوإيزوميراز I (من النمط الأول) هو المستضد الذي تتعرف عليه الأضداد Anti Scl-70 في السكليروديرما.