Tôpôizômêraza ADN là nhóm enzym phổ biến nhất đã được phát hiện trong tất cả các vật thể sống từ virut đến con người. Các enzyme này hoạt động để điều chỉnh mức xoắn cuộn của ADN siêu xoắn bằng cách xúc tác cuộn hoặc tháo sợi ADN. Chúng thực hiện chức năng này bằng cách cắt liên kết phôtphođieste (xương sống của ADN) giống như nuclêaza, vì vậy chúng gỡ bỏ xoắn cuộn của ADN, sau đó lại làm "ảo thuật" nối lại. Các enzym tôpôizômêraza ADN được chia thành hai nhóm lớn gọi là lớp (class) dựa trên chức năng chính của từng loại.[10], [11]

Lớp tôpôizômêraza ADN I

• Đặc điểm chính:

· Tháo xoắn một sợi của chưới xoắn kép ADN.

· Gồm 3 nhóm: tôpôizômêraza I, III và V.

· Không phụ thuộc ATP (ngoại trừ enzym gyraza ngược).

· Chủ yếu có chức năng dãn xoắn.

· Hoạt động có liên quan đến cắt, xoay và nối hoặc đóng sợi đơn bị đứt.

· Trong nhân đôi ADN và phiên mã, thì tôpôizômêraza I là chính, trong tái tổ hợp thì tôpôizômêraza III quyết định.

• Các lớp phụ (subclasses):

1) Kiểu enzym A1 (IA enzyme) gồm:

· tôpôizômêraza vi khuẩn I,

· tôpôizômêraza III,

· gyraza ngược.

2) Kiểu enzym B1 (IB enzyme):

· tôpôizômêraza ở nhân thực và ở virut kí sinh nhân thực,

· tôpôizômêraza V ở vi khuẩn cổ (Archaea).

Lớp tôpôizômêraza ADN II

• Đặc điểm chính:

· Tác động lên cả hai sợi của chuỗi xoắn kép ADN.

· Gồm 3 nhóm: tôpôizômêrazas II (gyraza), IV và VI.

· Phụ thuộc ATP.

· Cơ chế hoạt động liên quan tháo xoắn và cả đóng xoắn một sợi ADN nguyên vẹn, sau đó đến cả hai sợi.

· Tôpôizômêraza II đóng một vai trò quan trọng trong đóng xoắn sợi nhiễm sắc (chromatine), từ đó nhiễm sắc tử (chromatide) hình thành.

· Tôpôizômêraza IV giữ vai trò phân tách cặp nhiễm sắc thể chị em trong giảm phân.

• Các lớp phụ:

1) Kiểu enzym A2 (IIA enzyme):

· tôpôizômêraza vi rút nhân thực.

· gyrazae (vi khuẩn tôpôizômêraza II)

· tôpôizômêraza IV.

2) Kiểu enzym B2 (IIB enzyme) là tôpôizômêraza VI ở vi khuẩn cổ.