DNS-topoizomeráz (TOP) DNS-t hasító, újraegyesítő enzim. Háromfélét (topoizomeráz-1 [TOP1], topoizomeráz-2 [TOP2], topoizomeráz-3 [TOP3]) ismerünk. Átmenetileg meghasítják a DNS-t, majd, a DNS megfelelő átalakulása után, egyesítik. A törések a kettőslánc egyik (TOP1, 3) vagy mindkét (TOP2) DNS-szálát érinthetik. Ahol törés keletkezik, a DNS alakja és elhelyezkedése megváltozik. Egy DNS-szál megszakadása DNS ernyedést, mindkét szál megszakadása DNS-alultekeredést okoz. A topoizomerázok ezeket a szerkezeti módosulásokat gátolják.
Ténykedésük átmeneti köztes terméke az elektronkötéssel kapcsolódó tirozil-DNS-foszfodiészter (tyrosyl-DNA complex). Ha a topoizomeráz működése gátolt vagy nem megfelelő, a tirozil-DNS-foszfodiészter tirozinja a tört véghez rögzül, és gátolja a DNS működését, másolódását; a sejt elpusztul. A topoizomeráz-1 köztes termékeként keletkező tirozil-DNS-foszfodiészter a 3’-véghez, a topoizomeráz-2 folyamatában keletkező a 5’-P-véghez kapcsolódik (felszaporodva a kettős töréseken rendkívül mérgező). A folyamatot TOP1, TOP2 tyrosyl-DNA cross linkage/link-nek nevezik. Egyéb elnevezés: single strand brake with tyrosyl–DNA covalent linkage; magyarul: TOP1/2 tirozil-DNS-keresztkötés*. Ezeket a keresztkötéseket a tirozil-DNS-foszfodiészterázok (TDP) bontják. A TDP1 a 3’-végen, és alakítja 3’-P végződésűvé, melyet a PNKP (polynucleotide kinase 3’-phosphatase) alakít 3’-OH-vá. Ez azért fontos, mert a DNS-polimeráz csak az OH-csoporthoz képes kapcsolódni. A TDP1 a 3’-foszfoglikolát végződést is bontja, hasonlóan az APE1-hez. A TDP2 az 5’-végen bont, helyreállítja az 5’-P-t.
A topoizomerázok baktériumok létezésében meghatározók, mivel a baktériumok DNS-ét alakítják a létezésüknek negfelelően. Gátlásuk a baktériumok pusztulásához vezet, ezért a topoizomeráz-gátlók hatásosak a bakteriális fertőzések leküzdésében; antibiotikumok.