负超螺旋通过促进连环连接处熔解，促进人TOP3α介导的DNA辫去连环化

姐妹染色单体之间的DNA套连在复制过程中产生，必须被高效解除，以确保染色体的忠实分离。DNA套连的去除通常归因于II型拓扑异构酶TOP2；该酶催化双链DNA穿越反应，因此能够直接解除DNA分子之间的连接。相比之下，IA型拓扑异构酶TOP3通过单链DNA中的瞬时断裂催化链穿越反应。在本研究中，我们结合单分子光镊技术和荧光显微镜观察发现，负超螺旋能够促进编织分子中DNA-DNA交叉处双链DNA的局部解链，从而生成可被TOP3作用的单链DNA。这些超螺旋底物可被TOP3-RMI1-RMI2复合物（TRR）高效解开，而处于松弛状态的DNA则对TRR介导的去套连具有抵抗性。此外，我们发现RMI2以及单链DNA结合蛋白复制蛋白A（RPA）能够促进TOP3介导的去套连，并证明即使底物承受高达30 pN的张力，去套连仍然能够进行。 这些发现揭示了一种机制：扭转应力通过促进双链DNA的局部解链，将原本无法接近的双链DNA交叉结构转化为单链特异性拓扑异构酶的作用底物。我们据此提出，负超螺旋能够通过促进双链DNA局部解链，将IA型拓扑异构酶定向引导至拓扑学意义上的DNA连接处，从而提供一种将DNA超螺旋与DNA缠结解除相耦联的物理机制。

姐妹染色单体之间的DNA缠连在复制过程中产生，必须被高效解除，以确保染色体能够准确分离。DNA缠连的去除通常归因于II型拓扑异构酶TOP2α，该酶催化双链DNA穿越反应，因此能够直接去除DNA分子之间的连接。相比之下，IA型拓扑异构酶TOP3α通过单链DNA中的瞬时断裂催化链穿越反应。在本研究中，我们结合单分子光镊技术和荧光显微镜观察发现，负超螺旋可促进编织DNA分子中DNA交叉处双链DNA的局部熔解，从而生成可被TOP3α作用的单链DNA。这些超螺旋底物可被TOP3α-RMI1-RMI2（TRR）高效解析，而松弛DNA则对TRR介导的去缠连具有抵抗性。此外，我们发现RMI2和单链DNA结合蛋白复制蛋白A（RPA）能够刺激TOP3α介导的去缠连，并证明即使底物所承受的张力高达30 pN，去缠连仍然可以进行。这些发现揭示了一种机制：扭转载荷通过促进局部双链熔解，将原本无法接近的双链DNA交叉转化为单链特异性拓扑异构酶的底物。我们据此提出，负超螺旋能够通过促进双链DNA的局部熔解，将IA型拓扑异构酶引导至DNA拓扑连接处，从而提供一种将DNA超螺旋与DNA缠结解除相耦联的物理机制。

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🏷️ DNA负超螺旋 DNA去连环化 TOP3α拓扑异构酶 DNA局部解链 TOP3-RMI1-RMI2复合物 单分子光镊技术