DNA结合蛋白中有一种专门与单股DNA结合的类型，称为单股DNA结合蛋白 。人类的复制蛋白A是此类蛋白中获得较多研究的成员，作用于多数与解开双螺旋有关的过程，包括DNA复制、重组以及DNA修复 。这类结合蛋白可固定单股DNA，使其变得较为稳定，以避免形成茎环（stemloop），或是因为核酸酶的作用而水解 。
λ抑制子是一类具螺旋转角螺旋结构的转录因子，可与DNA目标结合 。
相对而言，其他的蛋白质则只能与特定的DNA序列进行专一性结合 。大多数关于此类蛋白质的研究集中于各种可调控转录作用的转录因子 。这类蛋白质中的每一种，都能与特定的DNA序列结合，进而活化或抑制位于启动子附近序列的基因转录作用 。转录因子有两种作用方式，种可以直接或经由其他中介蛋白质的作用，而与负责转录的RNA聚合酶结合，再使聚合酶与启动子结合，并开启转录作用 。第二种则与专门修饰组织蛋白的酵素结合于启动子上，使DNA模板与聚合酶发生接触的难度改变 。
由于目标DNA可能散布在生物体中的整个基因组中，因此改变一种转录因子的活性可能会影响许多基因的运作 。这些转录因子也因此经常成为信号传递过程中的作用目标，也就是作为细胞反映环境改变，或是进行分化和发育时的媒介 。具专一性的转录因子会与DNA发生交互作用，使DNA堿基的周围产生许多接触点，让其他蛋白质得以“读取”这些DNA序列 。多数的堿基交互作用发生在大凹槽，也就是容易从外界接触堿基的部位 。
限制酶EcoRV（绿色）与其受质DNA形成复合物 。
3.1DNA修饰酵素
核酸酶与连接酶
核酸酶是一种可经由催化磷酸双酯键的水解，而将DNA链切断的酵素 。其中一种称为外切酶，可水解位于DNA长链末端的核苷酸；另一种则是内切酶，作用于DNA两个端点之间的位置 。在分子生物学领域中使用频率的核酸酶为限制内切酶，可切割特定的DNA序列 。例如左图中的EcoRV可辨识出具有6个堿基的5′GAT|ATC3′序列，并从GAT与ATC之间那条垂直线所在的位置将其切断 。此类酵素在自然界中能消化噬菌体DNA，以保护遭受噬菌体感染的细菌，此作用属于限制修饰系统的一部分 。在技术上，对序列具专一性的核酸酶可应用于分子选殖与DNA指纹分析 。
另一种酵素DNA连接酶，则可利用来自腺苷三磷酸或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的能量，将断裂的DNA长链重新接合 。连接酶对于DNA复制过程中产生的延迟股而言尤其重要，这些位于复制叉上的短小片段，可在此酵素作用下黏合成为DNA模板的完整复制品 。此外连接酶也参与了DNA修复与遗传重组作用 。
拓扑异构酶与螺旋酶
拓扑异构酶是一种同时具有核酸酶与连接酶效用的酵素，可改变DNA的超螺旋程度 。其中有些是先使DNA双螺旋的其中一股切开以形成缺口，让另一股能穿过此缺口，进而减低超螺旋程度，后再将切开的部位黏合 。其他类型则是将两股DNA同时切开，使另一条双股DNA得以通过此缺口，之后再将缺口黏合 。拓扑异构酶参与了许多DNA相关作用，例如DNA复制与转录 。
螺旋酶是分子马达的一种类型，可利用来自各种核苷三磷酸，尤其是腺苷三磷酸的化学能量，破坏堿基之间的氢键，使DNA双螺旋解开成单股形式 。此类酵素参与了大多数关于DNA的作用，且必须接触堿基才能发挥功用 。
聚合酶
聚合酶是一种利用核苷三磷酸来合成聚合苷酸链的酵素，方法是将一个核苷酸连接到另一个核苷酸的3\’羟基位置，因此所有的聚合酶都是以5\’往3\’的方向进行合成作用 。在此类酵素的活化位置上，核苷三磷酸受质会与单股聚合苷酸模板发生堿基配对，因而使聚合酶能够地依据模板，合成出互补的另一股聚合苷酸 。聚合酶可依据所能利用的模板类型来做分类 。
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