每個人類細胞包含的2米長的DNA在不斷地纏繞和解開，以獲取遺傳信息。當基因表達生成蛋白質時，DNA的兩條鏈會被分開;而為了滿足必需機制，也會導致兩條鏈盤繞過度。
近日，研究人員發現，DNA結構本身的這種特征性超螺旋控制著基因表達。相關論文近日刊登于《細胞—報告》。
該研究負責人、西班牙國家癌癥研究中心教授Felipe Cortés認為，通過上述發現，研究人員可以將超螺旋理解為基因組的重要調節器，而不僅僅是與DNA代謝相關的問題。
研究人員表示，調節基本上發生在特定的基因上，可以在幾分鐘內被數百次快速誘導，例如響應壓力、細胞增殖信號、激素或參與神經元刺激的基因。TOP2A正是即時反應基因表達的調節器。
拓撲異構酶通過消除雙螺旋相對于其正常松弛結構的匝數過量(正超螺旋)和缺陷(負超螺旋)緩解拓撲壓力，從而作用于DNA蛋白質。研究人員證明，TOP2A拓撲異構酶消除了基因啟動子中的負超螺旋，導致這些區域中DNA鏈的匝數增加。這使得雙螺旋很難打開，從而阻止了RNA聚合酶的發展，并使其準備好在細胞需要時迅速激活基因。
研究人員還提出了DNA超螺旋其他功能的可能性，例如促進基因組的三維構象，從而有利于基因表達調節元素之間的相互作用。而且，研究凸顯了DNA超螺旋參與細胞功能基本過程的可能性，及其帶來的基因表達程序的深刻變化，例如細胞分化或重編程、腫瘤轉化和進展。
研究人員表示，這項工作為使用拓撲異構酶抑制劑調節上述過程和細胞反應打開了窗口，甚至有可能為抗腫瘤治療開辟新道路。
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