Définition gyrase:
Une gyrase est une enzyme qui modifie l'orientation spatiale des molécules d'ADN fermées. Elle appartient aux topoisomérases de type II qui, dans les cellules procaryotes, provoquent, de manière dépendante de l'ATP, une rupture double brin de l'ADN. La gyrase fournit un surenroulement négatif avec un "déroulement" des bases de l'ADN contrairement à la structure normale (ADN-B) avec environ dix paires de bases par tour. Cela conduit à la fois à un gain d'espace et à une meilleure lisibilité de l'ADN.
Une molécule de gyrase:
La molécule de gyrase est une passerelle de clonage. L'ADN gyrase est un des ADN topo-isomérases qui agit pendant la réplication de l'ADN afin de réduire le stress moléculaire, produire un facteur de relaxation.
Puisque la gyrase (ou topoisomérase II sous cette forme avec cette structure protéique) n'intervient que dans les bactéries, les inhibiteurs de la gyrase sont également utilisés comme antibiotiques. L'affinité des inhibiteurs de la gyrase pour la gyrase bactérienne est supérieure à celle des topoisomérases humaines. Cependant, le mécanisme d'action n'est pas sélectif à 100% et les inhibiteurs de la gyrase ont également des propriétés cytostatiques.
La liaison de l'ATP à la gyrase est bloquée par l'antibiotique novobiocine. L'ADN gyrase produit des coupures à double chaîne et est ensuite liée par une ligase. Il agit comme une molécule très dangereuse.
La gyrase inverse effectue un surenroulement d'ADN positif, augmentant la stabilité de la température du duplex d'ADN. Leur fonctionnalité correspond à celle d'une topoisomérase de type I couplée à une hélicase. Des gyrases inverses ont été trouvées dans les bactéries et les archées. En général, ils consistent en un polypeptide unique, à l'exception de Methanopyrus kandleri (deux parties).
L'ADN gyrase, comme la topoisomérase, a une fonction très importante dans la modulation de l'état topologique de l'ADN, car elle régule sa structure superhélique. Contrairement à l'ADN gyrase, la topoisomérase I ne coupe qu'un des deux brins de la double hélice de l'ADN; et agit sur la transcription de l'ADN. Pendant ce temps, l'ADN gyrase (ou topoisomérase II) coupe les deux brins d'ADN pour atténuer le surenroulement, et agit pendant la réplication de l'ADN.
Les molécules d'ADN gyrase se déplacent le long de l'ADN en face de la fourche de réplication et éliminent les super bobines positives. L'ADN gyrase effectue cette tâche en coupant les deux brins d'ADN duplex; un segment de l'ADN traverse la rupture de la double chaîne et ensuite les coupures sont à nouveau ligaturées, ce qui est réalisé en libérant de l'énergie pendant l'hydrolyse de l'ATP (adénosine triphosphate).
L'ADN gyrase est une topoisomérase II spéciale qui a deux actions principales:introduit, au lieu d'éliminer, les super - bobines négatives de la molécule d'ADN dans les cellules procaryotes et est donc responsable du surenroulement négatif des chromosomes procaryotes;contrairement aux topoisomérases de classe I procaryotes et aux topoisomérases de classe II eucaryotes, qui éliminent les surfusions en relaxant et / ou en stabilisant la molécule d'ADN, l'ADN gyrase facilite le déroulement de la double hélice de l'ADN, nécessaire à la mise en œuvre de diverses réactions, telles que l'ouverture de la double hélice par l'hélicase, au début de la réplication de l'ADN lui-même et de la transcription.
L'ADN gyrase se trouve chez les procaryotes et certains eucaryotes (et non dans les virus), mais les enzymes des différentes espèces ne présentent pas une structure ou une séquence entièrement similaire et ont des affinités différentes pour différentes molécules. L'enzyme n'est pas présente dans l'être humain. Cela fait de la gyrase une excellente cible pour les antibiotiques. Il existe deux classes d'antibiotiques qui inhibent les gyrases:les aminocoumarines (coumarines qui comprennent la novobiocine). Les aminocoumarines agissent sur l'inhibition compétitive de la transduction d'énergie de l'ADN gyrase grâce à la liaison qu'elles forment avec le site actif de l'ATPase situé dans la sous-unité GyrB.Les quinolones et les fluoroquinolones, qui comprennent, par exemple, l'acide nalidixique et la ciprofloxacine. Les quinolones se lient à ces enzymes et empêchent leur décaténation pour la réplication de l'ADN. Les bactéries qui résistent aux quinolones possèdent fréquemment des topoisomérases hautement mutées qui résistent à la liaison des quinolones.