DNA超螺旋是控制基因表达的重要因素，而不仅仅是细胞必须解决的附带损害。
每个人类细胞中的两米长的DNA分子不断地被拆解和再包装，以使遗传信息得以表达。当基因必须被转录时，DNA的双螺旋就会展开，这些链就会彼此分离，这样所有基因表达所需的元素就可以进入相关的DNA区域。这一过程导致需要分解的DNA超螺旋的积累。西班牙国家癌症研究中心(CNIO)拓扑和DNA断裂小组负责人Felipe Cortés和他的团队成员与Silvia Jimeno González合作发表的一项研究表明，塞维利亚大学的教授，同时也是Andaluz de Biología分子再生医学中心(CABIMER)转录和mRNA处理小组的负责人，揭示了DNA超螺旋参与了基因表达的调控，而不仅仅是必须修复的附带损害，就像之前认为的那样。研究结果发表在《细胞报告》上。
Cortés说:“我们的研究结果帮助我们理解，DNA超螺旋是控制基因表达的重要因素，而不仅仅是与DNA代谢有关的问题。”
这项研究表明，这种类型的调节主要发生在特定的基因中，这些基因在对不同类型的刺激(如细胞压力、细胞分裂信号、激素或神经元激活)的反应中，在几分钟内被大规模激活(以100倍的顺序)。
TOp2A与直接早期基因表达的控制拓扑异构酶是一种通过去除正和负的过盘绕(相对于松弛状态)来缓解DNA拓扑压力的蛋白质。
该研究的作者表明，拓扑异构酶TOp2A缓解了基因启动子的负超螺旋，从而导致这些区域DNA链扭曲的数量增加。这是阻止先进RNA聚合酶(RNA polymerase)持续打开螺旋结构的一个障碍，它会保持平衡状态，随时准备在需要时触发基因表达。
Cortés说:“拓扑异构酶被认为有助于基因激活，但我们的研究表明，TOp2A在c-FOS(其编码蛋白参与细胞增殖)等基因的启动子区域起作用，使它们沉默，并创造一个拓扑环境，促进快速激活，对刺激做出快速反应。”
该研究的作者指出，超盘绕DNA可能还有其他功能，比如促进基因组的三维结构，使基因表达调节因子相互作用。
DNA超螺旋作为一种基因调控机制，可能与需要大量基因表达程序重组的基本生物学过程特别相关，如细胞分化或重编程，或肿瘤转化和进展。
Cortés补充说:“我们的工作为利用拓扑异构酶抑制剂作为这些过程和细胞反应的调节剂，甚至作为癌症治疗开辟了一条道路。”
原文检索：
“Topoisomerase IIα represses transcription by enforcing promoter-proximal pausing” by Andrés Herrero-Ruiz, pedro Manuel Martínez-García, José Terrón-Bautista, Gonzalo Millán-Zambrano, Jenna Ariel Lieberman, Silvia Jimeno-González and Felipe Cortés-Ledesma, 13 April 2021, Cell Reports.
DOI: 10.1016/j.celrep.2021.108977