Topoisomerase I
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LoslegenSynonym: Scl-70
Definition
Die Topoisomerase I des Menschen ist ein Enzym, das sowohl positiv als auch negativ superspiralisierte DNA entspannt.
Biochemie
Topoisomerase I enthält vier Domänen, die um einen zentralen Hohlraum angeordnet sind. Dieser Hohlraum mit einem Durchmesser von 2 nm hat die Größe, um ein doppelsträngiges DNA-Molekül aufzunehmen. In dem Hohlraum befindet sich ein Tyrosinrest (Tyr 723), der als nukleophile Gruppe dient. Im Verlauf der Katalyse wird das DNA-Rückgrat von der nukleophilen Gruppe gespalten.
DNA bindet zunächst in dem Hohlraum. Die nukleophile Hydroxylgruppe des Tyrosins 723 greift die Phosphatgruppe in einem Strang des DNA-Rückgrats an und bildet eine Phosphodiesterbindung. Die DNA wird dann reversibel gespalten und eine freie 5'-Hydroxylgruppe entsteht.
Die DNA kann nun um den 2. Strang mit der in der Superspiralisierung gespeicherten und jetzt freigesetzten Energie frei rotieren, nachdem das Rückgrat des Stranges gespalten ist. Durch die Rotation werden die Superspiralen entwunden. Nun greift die freie Hydroxylgruppe den Phosphotyrosinrest an, das Rückgrat ist wieder verbunden und das Tyrosin wird freigesetzt. Die entspannte DNA kann sich schließlich von dem Enzym Topoisomerase I lösen.
Klinik
Die Topoisomerase I zählt zu den extrahierbaren nukleären Antigenen (ENA). Antikörper gegen Topoisomerase I, die Scl-70-Antikörper, sind im Rahmen einer Sklerodermie nachweisbar.