【首次揭示DNA解结全过程！】DNA在细胞复制、转录过程中常会产生缠绕和打结，II型DNA拓扑异构酶就像“分子魔术师”，能切断并解开这些结，维持染色体稳定。过去科学家已经了解这种酶如何结合并切割DNA的“门片段”（G-DNA），但对另一条DNA片段（T-DNA）如何被捕获和转运这一关键步骤，却一直缺乏直观的结构证据。近日，中国科学院生物物理研究所研究团队利用冷冻电镜技术，首次解析出T-DNA被稳定捕获在II型拓扑异构酶中央腔室的三维精细结构（分辨率约3埃）。该结构显示，酶在结合T-DNA时的构象与其空载状态或仅结合G-DNA时明显不同。研究观察到，该状态下G-DNA呈松散结合，这提示我们，这一构象可能发生在G-DNA被切断并重新连接后。在此基础上，团队提出了一种新的机制：酶可能沿着已连接但未完全释放的G-DNA滑动，实现高效连续催化。进一步的突变实验发现，酶上一个名为Arg375的氨基酸残基对T-DNA转运至关重要，改变其电荷特性会显著抑制酶的“解结”能力。这项研究填补了II型拓扑异构酶催化循环中关键环节的结构空白，不仅深化了对这类酶工作机制的理解，也为未来设计针对T-DNA转运过程的抗感染和抗肿瘤药物提供了新的潜在靶点。相关成果已发表在《科学进展》期刊上。中国科普博览
