通过实验与计算相结合揭示的II型拓扑异构酶底物几何构型

II型拓扑异构酶（topo II）是维持DNA拓扑结构所必需的酶，其作用机制为链穿越：其中，一段双链DNA（转移片段，transfer segment）穿过另一段瞬时切开的双链DNA（闸门片段，gate segment）。生化和结构学研究已经揭示了闸门片段DNA结合与切割过程中的关键细节。然而，由于转移片段与酶相互作用具有瞬时性，对其捕获一直较难实现。尽管如此，理论上，选择相对于闸门片段具有特定构象或取向的转移片段，将决定拓扑异构酶II活性的若干方面，包括手性辨别能力，以及将拓扑复杂度降低至平衡态以下的能力。为确定转移片段相对于闸门片段的构象和取向，我们将拓扑异构酶II解开单个DNA交叉结构的实验性单分子测量，与DNA交叉结构的布朗动力学模拟相结合。通过将解连结速率与DNA交叉结构的几何特征相关联，我们获得了链穿越过程中优先形成的完整三维交叉几何构型。值得注意的是，大肠杆菌拓扑异构酶IV与马氏甲烷八叠球菌拓扑异构酶VI所偏好的交叉几何构型彼此不同；这些构型不仅为链穿越过程中所选择的DNA突触结构提供了结构模型，也为二者不同的活性和生物学功能提供了机制基础。我们建立的这一方法具有普适性，能够为DNA突触结构的动力学选择提供独特的见解。

通过实验与计算相结合揭示Ⅱ型拓扑异构酶底物的几何构型。| bioRxiv

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通过实验与计算相结合揭示Ⅱ型拓扑异构酶底物的几何构型。

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Mihirkumar N Prajapati，

Yeonee Seol，

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Parth Rakesh Desai，

Siddhartha Das，

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Keir C Neuman

doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.04.749274

Mihirkumar N Prajapati 1 马里兰大学帕克分校；

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发布于 2026 年 9 月 8 日。

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Mihirkumar N Prajapati，

Yeonee Seol，

Jonathan Silver，

Parth Rakesh Desai，

Siddhartha Das，

Keir C Neuman

bioRxiv 2026.09.04.749274；

doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.04.749274

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通过实验与计算相结合揭示Ⅱ型拓扑异构酶底物的几何构型。

Mihirkumar N Prajapati，

Yeonee Seol，

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Keir C Neuman

bioRxiv 2026.09.04.749274；

doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.04.749274

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.04.749274v1?rss=1

🏷️ II型拓扑异构酶 DNA链穿越 DNA交叉结构 单分子测量 布朗动力学模拟