每個人體細胞中兩米長的DNA分子(當被拉伸時)不斷地被拆開和重新包裝，以實現遺傳信息的表達。當基因必須進入轉錄時，DNA雙螺旋會解開，鏈子會相互分離，以便基因表達所需的所有元素能夠進入相關的DNA區(qū)域。這個過程導致了需要解決的DNA超卷的積累。

西班牙國家癌癥研究中心(CNIO)拓撲學和DNA斷裂組負責人Felipe Cortés及其團隊成員與塞維利亞大學教授、安達魯斯分子生物學和再生醫(yī)學中心(CABIMER)轉錄和mRNA處理組負責人Silvia Jimeno González合作，最近發(fā)表的一項研究顯示，DNA超螺旋參與調控基因表達，而不是像以前認為的那樣只是必須修復的附帶損害。該研究的結果發(fā)表在《細胞報告》上。

Cortés說："我們的結果幫助我們理解，DNA超卷是控制基因表達的一個重要貢獻者，而不僅僅是一個與DNA代謝有關的問題。"

這項研究顯示，這種類型的調控主要發(fā)生在特定的基因中，這些基因在幾分鐘內被大量激活(以百倍計)，以回應不同類型的刺激，如細胞壓力、細胞分裂信號、激素或神經元激活。

TOP2A和即時早期基因表達的控制

拓撲異構酶是一種蛋白質，通過消除正和負的超卷，即與松弛狀態(tài)相比，DNA鏈的過度和欠卷來緩解DNA拓撲壓力。

該研究的作者表明，拓撲異構酶TOP2A緩解了基因啟動子的負超卷，從而導致這些區(qū)域的DNA鏈的扭曲數量增加。這是阻礙螺旋線連續(xù)打開的一個障礙，它阻止了前進中的RNA聚合酶，保持在一個準備好的狀態(tài)，一旦需要就會觸發(fā)基因表達。

"拓撲異構酶被認為是促進基因激活的，但我們的研究表明，TOP2A在像c-FOS這樣的基因的啟動子區(qū)域發(fā)揮作用[其編碼的蛋白質參與細胞增殖]使它們沉默，并創(chuàng)造一個拓撲環(huán)境，促進快速激活，以迅速響應刺激，"Cortés說。

該研究的作者指出，超螺旋DNA可能還有其他功能，如促進基因組的三維配置，使基因表達調控因子相互作用。

DNA超螺旋作為一種基因調控機制，可能與需要對基因表達程序進行相當程度的重構的基本生物過程特別相關，比如細胞分化或重編程，或腫瘤轉化和進展。

這一研究工作為使用拓撲異構酶抑制劑作為這些過程和細胞反應的調節(jié)劑，甚至作為癌癥療法開辟了一條道路。

關鍵詞： DNA 卷曲 結構 基因組 異構酶