大腸桿菌的拓撲異構酶II(gyrase)除了引入負超螺旋以外．還具有形成或拆開雙鏈DNA環連體和成結分子的能力。II類拓撲異構酶沒有堿基序列特異性，它們可以和任何相交的兩對雙鏈DNA結合。DNA旋轉酶有兩個α亞基和兩個β亞基。α亞基約105KDa，為gyrA基因所編碼，具有磷酸二脂酶活性，可為萘啶酮酸(nalidixic acid )所抑制。A亞基約95KD，為graB基因所編碼，具有ATP酶活性，可為新生霉素(novobiocin )所抑制。這兩種藥物均可抑制野生型大腸桿菌的DNA復制。可見DNA旋轉酶為E．coli的復制所不可缺少的。在切斷一條DNA雙鏈后，兩個a亞基各結合于切口的一個5'端，并貯藏了水解磷酸二酯鍵而獲得的能量，由于該酶的整體性，因而DNA鏈的四個斷頭并無任意旋轉的可能性。由于酶的別構效應，使完整的雙鏈穿過切口，然后再重新形成磷酸二酯鍵。β亞基的功能在于水解ATP以使酶分子恢復原來的構象，以便進行下一輪反應。這一點可以用ATP的同系物β,γ-亞氨基ATP代替ATP而得到證實。因為這一同系物不能被DNA旋轉酶所水解，但它確能促進第一輪拓撲異構反應，使負超螺旋增加，而妨礙以后進一步的拓撲異構反應。