细胞内的DNA在哪些过程或状态涉及到超螺旋结构？

（一）螺旋酶（Helicase）
DNA复制涉及到的第一个问题就是DNA两条链要在复制叉的位置解开 DNA双螺旋并不会自动打开 细胞内有一类物殊的蛋白质称为螺旋酶可以促使DNA在复制叉处打开双链 螺旋酶可以和单链DNA结合 并且与ATP结合 利用ATP分解成ADP时产生的能量沿DNA链向前运动促使DNA双链打开 目前 大肠杆菌中发现有两种螺旋酶参与这个过程 一种称为螺旋酶ll 与滞后链的模板DNA结合沿5‘—3’方向运动 第二种称为Rep蛋白 和前导链的模板DNA结合沿3‘—5’方向运动
（二）单链DNA结合蛋白（SSBP）
螺旋酶沿复制叉方向向前推进产生了一段单链区 但是这种单链DNA不会长久存在 会很快重新配对形成双链DNA或被核酸酶降解 然而 在细胞内有大量单链DNA结合蛋白（single strand DNA binding protein SSBP）能很快地和单链DNA结合 防止其重新配对形成双链DNA或被核酸酶降解 SSBP与螺旋酶不一样 它不具备酶的活性 不和ATP结合 在肠杆菌细胞中主要SSBP是177肽所组成的四聚体 可以和单链DNA上相瓴的32个核苷酸结合 一个SSBP四聚体结合于单链DNA上可以促进其他SSBP四聚体现相邻的单链DNA结合 这个过程称为协同结合（cooperative binding）SSBP结合到单链DNA上后 使其呈伸展状态 没有弯曲和结节 有利于单链DNA作为模板 SSBP可以重复使用 当新生的DNA链合成到某一位置时 该处的SSBP便会脱落 并被重复利用
（三）DNA拓扑异构酶（DNA Topisomerase）
DNA在细胞内往往以超螺旋状态存在 DNA拓扑酶催化同一DNA分子不同超螺旋状态之间的转变 DNA拓扑异构酶有两类 大肠杆菌的£蛋白（MW-110000）就是一种典型的拓扑异构酶螺l 它的作用是暂时切断一条DNA链 形成酶-DNA共价中间物而使超螺旋DNA松驰化 然后再将切断的单链DNA连接起来 而不需要任何辅助因子 而大肠杆菌中的DNA旋转酶（DNAgyrase）则的典型的拓扑异构酶ll 能将负超螺旋引入DNA分子 该酶能暂时性地切断和重新连接双链DNA 同时需要ATP水解为ADP以供能
原核细胞拓扑异构酶l的作用机制
（a）酶与DNA结合使双链解旋
（b）使一条链切开 但酶与切口的两端结合阻止了螺旋的旋转
（c）酶使另一条链经过缺口 然后再将两断端连接起来
（d）酶从DNA上脱落 两条链复原 得到的DNA比原来少一个负性超螺旋
几乎所有天然状态的双链DNA均以负超螺旋的方式存在 特别是进行半保留复制的DNA均以种种拓扑异构体的形式存在 许多实验证明 负超螺旋是DNA复制的必需条件 因此DNA旋转酶也是复制所必要的 负螺旋的存在可以使DNA双链碱基对打开所需要的能量降低4.1kJ/mol 因而 有利于DNA的双链分开 许多DNA旋转酶的抑制剂 如萘酮酸 香豆霉素和新生霉毒等均可以抑制大肠杆菌的DNA复制