Tôpôizômêraza gỡ bỏ trạng thái siêu xoắn của nhiễm sắc thể, tạo điều kiện cho các enzym "truy cập" ADN (hình 3).
Tôpôizômêraza gỡ bỏ trạng thái siêu xoắn (supercoils) của ADN, tạo điều kiện cho các enzym cùng phối hợp trong quá trình nhân đôi, phiên mã ADN (hình 4). Trong hình 4 mô tả ADN chỉ nhân đôi (tự tái bản) được khi tôpôizômêraza tháo siêu xoắn của nó, sau đó hêlicaza mới dãn xoắn và tách mạch được, từ đó các enzym ADN pôlymêraza mới xúc tác "lắp ghép" các bazơ vào hai mạch khuôn của ADN "mẹ".
Đóng xoắn nhiễm sắc thể bằng cách "cô đặc" sợi nhiễm sắc, trong đó gyraza II đóng vai trò như một động cơ phân tử, sử dụng năng lượng thu được từ thủy phân ATP để tạo ADN siêu xoắn, từ đó tạo xoắn nhiễm sắc thể. Quá trình này cần được phối hợp và điều chỉnh nhờ nhiều loại enzym khác liên quan đến chu trình tế bào (như p53, TopBP1, 14-3-3 epsilon và Cdc2) để đảm bảo đóng xoắn nhiễm sắc thể xảy ra vào đúng thời điểm nhất định trong chu kỳ tế bào.
Tôpôizômêraza phân tách ADN chị em trong quá trình giảm phân, chủ yếu nhờ tôpôizômêraza IV hoạt động tháo gỡ các sợi dính nhau.
Tôpôizômêraza góp phần phá vỡ sợi kép (Strand Breakage) trong quá trình tái tổ hợp, nhờ đó các đoạn ADN trên cặp nhiễm sắc thể tương đồng trao đổi chéo tương hỗ cho nhau, gây ra gen hoán vị. Chức năng này chủ yếu do tôpôizômêraza III.[6]
Hình 2: Cấu trúc ADN và NST ở trạng thái siêu xoắn (phía trên ảnh) và dãn xoắn (phía dưới).
Hình 3: Mô tả "nhà ảo thuật" tháo hai vòng xoắn nhau.
Hình 4: Nhiều loại enzym cùng tác động đến quá trình nhân đôi ADN tại chạc chữ Y.
