موضوع مقاله: دی‌ان‌ای ژیراز | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # دی‌ان‌ای ژیراز | مقدمه: این آنزیم در یک فرایند وابسته به انرژی آدنوزین تری‌فسفات (ATP) هنگامی که آران‌ای پلی‌مراز یا دی‌ان‌ای هلیکاز در حال بازکردن دی‌ان‌ای دو رشته‌ای در ناحیه‌های مخصوص برای شروع همانندسازی به نام مکان آغازش همتاسازی هستند، در پشت آن‌ها روی دی‌ان‌ای قرار می‌گیرد و باعث کاهش پیچ و تاب خوردگی‌های قسمت‌هایی از رشته دی‌ان‌ای که همانندسازی از روی آن‌ها به پایان رسیده‌است می‌شود. | ## بخش 1: دی‌ان‌ای ژیراز | این آنزیم در واقع وظیفه دارد تا با فشرده‌سازی و پیچ‌وتاب دادن به رشتهٔ بلند دی‌ان‌ای، آن را در فضای کوچک هسته جا کند که این کار را با ایجاد کردن فشرده‌سازی‌های منفی یا به عبارت دیگر با آزادسازی فشرده‌شدگی‌های مثبت انجام می‌دهد. این فرایند فشرده‌سازی در سلول‌های پروکاریوتها به خصوص باکتری‌ها اتفاق می‌افتد زیرا که رشتهٔ دی‌ان‌ای این موجودات به صورت یک حلقه دایره‌ای است و دی‌ان‌ای ژیراز با قطع کردن این رشته دایره‌ای، فشرده‌سازی که باعث تغییر در تعداد پیچ‌وتاب‌های رشته دی‌ان‌ای می‌شود را انجام می‌دهد و در انتهای کار دو سر جدا از هم دی‌ان‌ای را به هم می‌پیچاند. این خاصیت آنزیم دی‌ان‌ای ژیراز که باعث به وجود آمدن فشردگی‌های منفی یا تبدیل کردن فشردگی‌های مثبت به منفی است، این اجازه را به دی‌ان‌ای‌ی باکتری می‌دهد که به سادگی از روی آن همانندسازی و رونویسی انجام شود زیرا که به صورت طبیعی رشته دی‌ان‌ای پیچش‌های مثبت پیدا می‌کند، حال این آنزیم جلوی این امر را می‌گیرد و امکان جلو رفتن دی‌ان‌ای هلیکاز بر روی رشته دی‌ان‌ای فراهم می‌سازد تا همانندسازی یال رونویسی به صورت کامل تکمیل شود. نمونهٔ باکتریایی دی‌ان‌ای ژیراز هدف نابودسازی بسیاری از آنتی‌بیوتیک‌ها از جمله اسید نالیدیکسیک، نووبیوسین و سیپروفلوکساسین است. دریچه‌های N-gates توسط بخش GyrB ساخته شده‌اند و با متصل شدن دو مولکول ATP به آن‌ها و در نتیجه آزاد کردن انرژی، باعث شروع شدن فرایندهای بین آنزیم و رشتهٔ دی‌ان‌ای که به آن متصل شده می‌شوند. | ## بخش 2: دی‌ان‌ای ژیراز | در نتیجه در هر چرخه کاتالیستی که آنزیم ژیراز طی می‌کند، دو مولکول ATP هیدرولیز می‌شوند و دو فشردگی منفی به رشتهٔ دی‌ان‌ای که فرایند بر روی آن انجام شده‌است، اضافه می‌شود. بر اساس مشاهدات می‌توان به این نتیجه دست یافت که به ازای هر دو مولکول ATPای که در هر چرخه از فعالیت آنزیم هیدرولیز می‌شوند، تعداد پیچ‌خوردگی مثبت در طول رشتهٔ دی‌ان‌ای دو واحد کاهش پیدا می‌کند. اثر آنتی‌بیوتیک‌ها بر ژیراز آنزیم ژیراز در سلول‌های پروکاریوتها و برخی از یوکاریوتها وجود دارد، اما بدین شکل نیست که آنزیم ژیراز در تمام سلول‌های این موجودات کاملاً یکسان باشند. این آنزیم در سلول‌های مختلف دارای ساختار و توالی پروتئینی متفاوتی است که این خاصیت سبب می‌شود تا هدف مناسبی برای آنتی‌بیوتیکها باشد. برخی از آنتی‌بیوتیک‌ها می‌توانند به صورت خاص بخش‌های خاصی از ساختمان آنزیم ژیراز یعنی قسمت‌های gyrA و gyrB را مختل کنند مانند اسید نالیدیکسیک. | ## بخش 3: دی‌ان‌ای ژیراز | اما دو دسته از مهمترین آنتی‌بیوتیک‌هایی که اثر بازدارندگی بر روی آنزیم ژیراز دارند به شرح زیر است: آمینوکرامینها. این آنتی‌بیوتیک‌ها با متصل شدن به ناحیه‌ای از آنزیم که ATPها بر آن قرار می‌گرفتند (دو زیرقسمت GryB)، چرخه‌ای که آنزیم بر اساس آن کار می‌کرد را مختل می‌کنند و در نتیجه آنزیم دیگر قادر به فعالیت نخواهد بود. این دسته از آنتی‌بیوتیک‌ها با متصل شدن به ساختمان آنزیم، فضای بین DNA-gates را اشغال می‌کنند و از پیوند خوردن دو رشته دی‌ان‌ای که از همدیگر گسسته شده بودند، جلوگیری می‌کند و در نتیجه در چرخهٔ فعالیت آنزیم اختلال ایجاد می‌کند. | ## جمع‌بندی | این فرایند باعث می‌شود که رشته دی‌ان‌ای‌های پاره شده در درون سلول انباشته شوند و همانندسازی دی‌ان‌ای به درستی شکل نگیرد و به مرگ سلول منجر می‌شود.