DNA拓扑异构酶 II，α

见126420。DNA 拓扑异构酶（ EC 5.99.1.3 ） 是控制和改变原核生物和真核生物中 DNA 拓扑状态的酶。来自真核细胞的拓扑异构酶 II 催化超螺旋 DNA 分子的弛豫、环状 DNA 的连锁、去链、打结和解结。拓扑异构酶 II 催化的反应似乎涉及 2 个 DNA 片段的交叉。米勒等人（1981）估计每个 HeLa 细胞核大约有 100,000 个拓扑异构酶 II 分子，约占细胞核提取物的 0.1%。由于共济失调毛细血管扩张症（ 208900 ） 的一些异常特征似乎是由于 DNA 加工缺陷所致，Singh 等人（1988）在 5 个 AT 细胞系中筛选这些酶活性。与对照相比，DNA 拓扑异构酶 II 的水平（由 P4 噬菌体 DNA 的解结决定）在其中 4 个细胞系中显着降低，在第 5 个细胞系中降低程度较小。通过超螺旋 DNA 的弛豫测定的 DNA 拓扑异构酶 I 以正常水平存在。

Tsai-Pflugfelder 等人（1988）确定了人类 TOP2 基因的完整编码序列。

钟等人（1989）对人类 cDNA 进行了测序，这些 cDNA 是通过用果蝇 Topo II cDNA 筛选源自耐氯胺酮伯基特淋巴瘤细胞系（Raji-HN2） 的 cDNA 文库而分离出来的。他们确定了代表 2 种 TOP2 同工酶的 2 类序列，它们被命名为 TOP2A 和 TOP2B（ 126431 ）。TOP2A cDNA 的 1 序列与Tsai-Pflugfelder 等人分离的 TOP2 cDNA 内部片段的序列相同（1988）。Southern印迹分析表明TOP2A和TOP2B cDNA来自不同的基因。使用 TOP2A 特异性探针进行的 Northern 印迹分析在人类细胞系 U937 中检测到 6.5-kb 的转录物。针对 TOP2A 肽的抗体可识别 U937 细胞裂解物中的 170-kD 蛋白质。钟等人（1989）得出结论，他们的数据为 2 个 TOP2 同工酶提供了遗传和免疫化学证据。

▼ 基因结构

朗等人（1998）报道了 TOP2A 和 TOP2B 基因的完整结构。TOP2A 基因长约 30 kb，包含 35 个外显子。

▼ 测绘

Tsai-Pflugfelder 等人（1988）表明，人类拓扑异构酶 II 酶由单拷贝基因编码，通过克隆片段与中期染色体的原位杂交和使用一组小鼠的 Southern 杂交分析，他们将其定位到 17q21-q22。人类杂交细胞系。谭等人（1992）通过对体细胞杂交的研究证实了对 17 号染色体的分配。由于在腺癌细胞系中的共扩增，Keith 等人（1992）得出的结论是 TOP2A 和 ERBB2（ 164870） 基因可能在 17 号染色体上紧密相连。使用在 TOP2A 和 TOP2B 基因座上检测到 RFLP 的探针，它们分别以 0.17 和 0.37 的频率证明了 α 和 β 基因座的杂合性。金斯莫尔等人（1993）将小鼠同源基因对应到 11 号染色体。

▼ 基因功能

Watt 和 Hickson（1994） 全面回顾了 II 型 DNA 拓扑异构酶的结构和功能。

Mondal 和 Parvin（2001）证明 DNA 拓扑异构酶 II-α 与 pol II 全酶相关，并且是染色质依赖性共激活的必需成分。拓扑异构酶 II 的特定抑制剂阻断染色质模板上的转录，但不影响裸模板上的转录。添加纯化的拓扑异构酶 II-α 在与核心 pol II 的反应中重建染色质依赖性激活活性。Mondal 和 Parvin（2001）得出结论，染色质模板上的转录会导致超螺旋张力的积累，这使得拓扑异构酶 II 的松弛活性对于核小体 DNA 上的生产性 RNA 合成至关重要。

巴克斯特等人（2011）证明在酵母中，当细胞通过有丝分裂时，着丝粒质粒的拓扑结构发生了巨大变化。这种变化的特点是 DNA 的正超螺旋，需要有丝分裂纺锤体和凝聚素因子 Smc2（ 605576 ）。当去链 DNA 发生有丝分裂正超螺旋时，拓扑异构酶 II 会迅速松弛。然而，当链状质粒中发生正超螺旋时，拓扑异构酶 II 活性会在松弛前指向分子的链状。因此，DNA 的拓扑变化驱动拓扑异构酶 II 在有丝分裂过程中分解分子，从而可能推动基因组的完全分解。

陈等人（2011）发现 TOP2-α 的表达与 NFYB（ 189904 ） 的表达相反，NFYB是 CCAAT 结合转录因子的一个亚基。他们发现，在对替尼泊苷（一种 TOP2-α 靶向化疗药物）有抗性的 CEM 人类淋巴细胞白血病亚系中，TOP2-α 表达降低，NFYB 表达升高。MicroRNA 分析显示 MIR485-3p 的表达降低（ 615385） 在替尼泊苷抗性细胞中。MIR485-3p 的过表达通过 NFYB 转录本 3-prime UTR 中的 MIR485-3p 结合位点下调 NFYB，导致 TOP2-α 表达上调并恢复对替尼泊苷的敏感性。MIR485-3p 的过度表达还增强了依托泊苷抗性人横纹肌肉瘤细胞和替尼泊苷抗性 CEM 细胞中的依托泊苷敏感性。陈等人（2011）得出结论，NFYB 的 MIR485-3p 依赖性下调增强了细胞对 TOP2-α 抑制剂的敏感性。

Dykhuizen 等（2013）表明 BRG1（ 603254 ） 相关因子（BAF） 复合物使新复制的姐妹染色单体分离，这是有丝分裂过程中正确分离染色体的必要条件。Dykhuizen 等（2013）发现小鼠细胞中 Brg1 的缺失，以及在人类肿瘤中鉴定的 BRG1 点突变的表达，导致后期桥形成（其中姐妹染色单体通过 DNA 链连接）和 G2/M- decatenation 检查点的阶段块特征。内源性 BAF 复合物通过 BAF250a（ 603024 ）直接与内源性 TOP2A 相互作用，并且是 TOP2A 与基因组中大约 12,000 个位点结合所必需的。Dykhuizen 等（2013）得出的结论是 TOP2A 染色质结合依赖于 BRG1 的 ATPase 活性，这在致癌 BRG1 突变体中受到损害。他们进一步得出结论，TOP2A 阻止有丝分裂时 DNA 缠结的能力需要 BAF 复合物，并表明这种活性有助于 BAF 亚基作为肿瘤抑制因子的作用。

谢伦伯格等人（2017）发现 SUMO 连接酶 ZNF451（ 615708 ） 是一种多功能 DNA 修复因子，可控制细胞对基因毒性 DNA-蛋白质交联的反应，该交联在 TOP2 通过产生瞬时 DNA 双链断裂调节 DNA 拓扑结构中发挥作用. ZNF451 与 TOP2 裂解复合物（TOP2cc） 结合，这是一种蛋白质-DNA 交联，是 TOP2 反应中的关键中间体，可促进停滞的 TOP2cc 上的蛋白酶体孤立的酪氨酰-DNA 磷酸二酯酶-2（TDP2；605764）水解酶活性。ZNF451 SUMO 连接酶活性进一步促进 TDP2 与 SUMOylated TOP2 的相互作用，通过“split-SIM”SUMO2 参与平台调节有效的 TDP2 募集。谢伦伯格等人（2017） 得出的结论是，这些发现揭示了直接解决 TOP2cc 的 ZNF451-TDP2 催化和 SUMO2 调节途径。

▼ 生化特征

晶体结构

董和伯杰（2007）以 3 埃分辨率呈现了酿酒酵母拓扑异构酶 2 的 DNA 结合和切割核心与门 DNA 片段之间的复合物的晶体结构。该结构表明，该酶通过类似于整合宿主因子等重塑蛋白质的机制强制使 DNA 弯曲 150 度。大的蛋白质构象变化伴随着 DNA 变形，形成一个二分催化位点，将 DNA 骨架定位在反应性酪氨酸和协调的镁离子附近。这种配置与 IA 型拓扑异构酶的催化位点非常相似，加强了这些结构和功能不同的酶之间的进化联系。DNA 的结合促进了酶二聚化界面的打开，为 DNA 转运的关键步骤提供了视觉证据。

▼ 等位基因变体（ 1 选定示例）：

.0001 DNA 拓扑异构酶 II, 抗性
TOP2A, ARG486LYS
在人类白血病细胞系 HL-60/AMSA 中，Hinds 等人（1991）发现 amsacrine 和其他嵌入剂对拓扑异构酶 II 抑制的抵抗是由于单个碱基变化，AGA（精氨酸）到 AAA（赖氨酸）；单碱基变化发生在 TOP2 基因的第 1493 位核苷酸，导致第 486 位氨基酸发生变化。