說起拓撲異構酶，這是一種比較陌生的物質，其實這種物質對於我們的身體有著非常重要的作用。那麼你知道拓撲異構酶有哪些類型呢，拓撲異構酶的化學反應是什麼呢，它的作用又是什麼呢?下面我們就一起來了解一下。
DNA拓撲異構酶是存在於細胞核內的一類酶，他們能夠催化DNA鏈的斷裂和結合，從而控制DNA的拓撲狀態，拓撲異構酶參與了超螺旋結構模板的調節。主要存在兩種哺乳動物拓撲異構酶。DNA拓撲異構酶I通過形成短暫的單鏈裂解-結合循環，催化DNA複製的拓撲異構狀態的變化;相反，拓撲異構酶II通過引起瞬間雙鏈酶橋的斷裂，然後打通和再封閉，以改變DNA的拓撲狀態。
哺乳動物拓撲異構酶II又可以分為αII型和βII型。拓撲異構酶毒素類藥物的抗腫瘤活性與其對酶-DNA可分裂複合物的穩定性相關。這類藥物通過穩定酶-DNA可分裂複合物，有效地將酶轉換成纖維毒素。
分類
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可分為兩類，一類叫拓撲異構酶I，一類叫拓撲異構酶II。拓撲異構酶I催化DNA鏈的斷裂和重新連接，每次只作用於一條鏈，即催化瞬時的單鏈的斷裂和連接，它們不需要能量輔因子如ATP或NAD。E.coliDNA拓撲異構酶I又稱ω蛋白，大白鼠肝DNA拓撲異構酶I又稱切刻-封閉酶(nicking-closing enzyme)。拓撲異構酶II能同時斷裂並連接雙股DNA鏈.它們通常需要能量輔因子ATP。
在拓撲異構酶II中又可以分為兩個亞類，一個亞類是DNA旋轉酶(DNA gyrase)，其主要功能為引入負超螺旋，在DNA複製中起十分重要的作用。迄今為止，只有在原核生物中才發現DNA旋轉酶.另一個亞類是轉變超螺旋DNA(包括正超螺旋和負超螺旋)成為沒有超螺旋的鬆弛形式(relaxed form)。這一反應雖然是熱力學上有利的方向，但不知道為什麼它們仍然像DNA旋轉酶一樣需要ATP，這可能與恢復酶的構象有關。這一類酶在原核生物和真核生物中都有發現。
第一類
DNA拓撲異構酶能催化的反應很多，DNA拓撲異構酶I對單鏈DNA的親和力要比雙鏈高得多，這正是它識別負超螺旋DNA的分子基礎，因為負超螺旋DNA常常會有一定程度的單鏈區。負超螺旋越高，DNA拓撲異構酶I作用越快。現已知道，生物體內負超螺旋穩定在5%左右，低了不行，高了也不行。
生物體通過拓撲異構酶1和II的相反作用而使負超螺旋達到一個穩定狀態。現已發現，編碼E.coli拓撲異構酶I的基因topA發生突變，則會引起旋轉酶基因的代償性突變;否則，負超螺旋增高，細胞生活能力降低。拓撲異構酶I作用的鹼基序列特異性不高，但切點一定在C的下游方向4個鹼基(包括C本身)的位置。在將DNA單鏈切斷後，拓撲異構酶I連接於切口的5端，並貯藏了水解磷酸二脂鍵的能量用以連接切口，因而拓撲異構酶I的作用不需能量供應。
此外.拓撲異構酶I還能促進兩個單鏈環的複性，其作用是解除复性過程所產生的鏈環數的負值壓力，以使復性過程進行到底。如果在一個單鏈環上一個部位切斷，而使另一部位繞過切口.則可產生三葉結結構分子。如果有兩個雙鏈環，其中一個有一個切刻，拓撲異構酶1則可以將切刻對面的一條鏈切斷，伎完整的雙鏈環套進去，再連接起來而成為環連體分子。
第二類
大腸桿菌的拓撲異構酶II(gyrase)除了引入負超螺旋以外.還具有形成或拆開雙鏈DNA環連體和成結分子的能力。II類拓撲異構酶沒有鹼基序列特異性，它們可以和任何相交的兩對雙鏈DNA結合。DNA旋轉酶有兩個α亞基和兩個β亞基。α亞基約105KDa，為gyrA基因所編碼，具有磷酸二脂酶活性，可為萘啶酮酸(nalidixic acid)所抑制。A亞基約95KD，為graB基因所編碼，具有ATP酶活性，可為新生黴素所抑制。
這兩種藥物均可抑制野生型大腸桿菌的DNA複製。可見DNA旋轉酶為E.coli的複制所不可缺少的。在切斷一條DNA雙鏈後，兩個a亞基各結合於切口的一個5'端，並貯藏了水解磷酸二酯鍵而獲得的能量，由於該酶的整體性，因而DNA鏈的四個斷頭並無任意旋轉的可能性。由於酶的別構效應，使完整的雙鏈穿過切口，然後再重新形成磷酸二酯鍵。
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β亞基的功能在於水解ATP以使酶分子恢復原來的構象，以便進行下一輪反應。這一點可以用ATP的同系物β,γ-亞氨基ATP代替ATP而得到證實。因為這一同系物不能被DNA旋轉酶所水解，但它確能促進第一輪拓撲異構反應，使負超螺旋增加，而妨礙以後進一步的拓撲異構反應。
化學反應
DNA拓撲異構酶催化反應
其反應本質是先切斷DNA的磷酸二脂鍵，改變DNA的鏈環數之後再連接之，兼具DNA內切酶和DNA連接酶的功能.然而它們並不能連接事先已經存在的斷裂DNA，也就是說，其斷裂反應與連接反應是相互耦聯的。
DNA拓撲異構酶是存在於細胞核內的一類酶，他們能夠催化DNA鏈的斷裂和結合，從而控制DNA的拓撲狀態，拓撲異構酶參與了超螺旋結構模板的調節。主要存在兩種哺乳動物拓撲異構酶。DNA拓撲異構酶I通過形成短暫的單鏈裂解-結合循環，催化DNA複製的拓撲異構狀態的變化;相反，拓撲異構酶II通過引起瞬間雙鏈酶橋的斷裂，然後打通和再封閉，以改變DNA的拓撲狀態。
哺乳動物拓撲異構酶II又可以分為αII型和βII型。拓撲異構酶毒素類藥物的抗腫瘤活性與其對酶-DNA可分裂複合物的穩定性相關。這類藥物通過穩定酶-DNA可分裂複合物，有效地將酶轉換成纖維毒素。
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在拓撲異構酶II中又可以分為兩個亞類，一個亞類是DNA旋轉酶(DNA gyrase)，其主要功能為引入負超螺旋，在DNA複製中起十分重要的作用。迄今為止，只有在原核生物中才發現DNA旋轉酶.另一個亞類是轉變超螺旋DNA(包括正超螺旋和負超螺旋)成為沒有超螺旋的鬆弛形式(relaxed form)。這一反應雖然是熱力學上有利的方向，但不知道為什麼它們仍然像DNA旋轉酶一樣需要ATP，這可能與恢復酶的構象有關。這一類酶在原核生物和真核生物中都有發現。
第一類
DNA拓撲異構酶能催化的反應很多，DNA拓撲異構酶I對單鏈DNA的親和力要比雙鏈高得多，這正是它識別負超螺旋DNA的分子基礎，因為負超螺旋DNA常常會有一定程度的單鏈區。負超螺旋越高，DNA拓撲異構酶I作用越快。現已知道，生物體內負超螺旋穩定在5%左右，低了不行，高了也不行。
生物體通過拓撲異構酶1和II的相反作用而使負超螺旋達到一個穩定狀態。現已發現，編碼E.coli拓撲異構酶I的基因topA發生突變，則會引起旋轉酶基因的代償性突變;否則，負超螺旋增高，細胞生活能力降低。拓撲異構酶I作用的鹼基序列特異性不高，但切點一定在C的下游方向4個鹼基(包括C本身)的位置。在將DNA單鏈切斷後，拓撲異構酶I連接於切口的5端，並貯藏了水解磷酸二脂鍵的能量用以連接切口，因而拓撲異構酶I的作用不需能量供應。
此外.拓撲異構酶I還能促進兩個單鏈環的複性，其作用是解除复性過程所產生的鏈環數的負值壓力，以使復性過程進行到底。如果在一個單鏈環上一個部位切斷，而使另一部位繞過切口.則可產生三葉結結構分子。如果有兩個雙鏈環，其中一個有一個切刻，拓撲異構酶1則可以將切刻對面的一條鏈切斷，伎完整的雙鏈環套進去，再連接起來而成為環連體分子。
第二類
大腸桿菌的拓撲異構酶II(gyrase)除了引入負超螺旋以外.還具有形成或拆開雙鏈DNA環連體和成結分子的能力。II類拓撲異構酶沒有鹼基序列特異性，它們可以和任何相交的兩對雙鏈DNA結合。DNA旋轉酶有兩個α亞基和兩個β亞基。α亞基約105KDa，為gyrA基因所編碼，具有磷酸二脂酶活性，可為萘啶酮酸(nalidixic acid)所抑制。A亞基約95KD，為graB基因所編碼，具有ATP酶活性，可為新生黴素所抑制。
這兩種藥物均可抑制野生型大腸桿菌的DNA複製。可見DNA旋轉酶為E.coli的複制所不可缺少的。在切斷一條DNA雙鏈後，兩個a亞基各結合於切口的一個5'端，並貯藏了水解磷酸二酯鍵而獲得的能量，由於該酶的整體性，因而DNA鏈的四個斷頭並無任意旋轉的可能性。由於酶的別構效應，使完整的雙鏈穿過切口，然後再重新形成磷酸二酯鍵。
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化學反應
DNA拓撲異構酶催化反應
其反應本質是先切斷DNA的磷酸二脂鍵，改變DNA的鏈環數之後再連接之，兼具DNA內切酶和DNA連接酶的功能.然而它們並不能連接事先已經存在的斷裂DNA，也就是說，其斷裂反應與連接反應是相互耦聯的。