Topoisomerasen

Topoisomerasen sind Enzyme, die eine entscheidende Rolle bei der DNA-Replikation, Transkription, Rekombination und Reparatur spielen. Sie modifizieren die Topologie der DNA, indem sie vorübergehend einen oder beide DNA-Stränge brechen, um die DNA-Helix zu entwinden oder zu verdrillen und dann die Brüche wieder zu schließen. Diese Fähigkeit ist notwendig, um die extremen Verdrillungen zu bewältigen, die während dieser Prozesse entstehen. Ohne die Aktivität von Topoisomerasen würde die DNA verknoten und blockieren, was zum Zelltod führen würde.

Es gibt zwei Haupttypen von Topoisomerasen: Typ I und Typ II. Topoisomerasen vom Typ I erzeugen einen einzelnen Strangbruch in der DNA. Sie ermöglichen die Rotation eines Strangteils um den anderen und schließen dann den Bruch wieder. Sie können DNA-Über- oder Unterwicklung reduzieren. Topoisomerasen vom Typ II erzeugen Doppelstrangbrüche. Sie ermöglichen die Passage eines DNA-Segments durch ein anderes und schließen dann beide Brüche wieder. Dieser Prozess kann die DNA verdrillen oder entdrillen.

Aufgrund ihrer essentiellen Funktion in schnell teilenden Zellen, wie z.B. Krebszellen, sind Topoisomerasen wichtige Zielmoleküle für viele Chemotherapeutika. Medikamente, die auf Topoisomerasen abzielen, stören die DNA-Replikation und führen zum Zelltod der Krebszelle. Beispiele für solche Medikamente sind Etoposid und Doxorubicin. Auch Antibiotika wie Ciprofloxacin wirken, indem sie bakterielle Topoisomerasen hemmen.