所有DNA功能都取決于其與特定蛋白質的相互作用。這些相互作用可以是非特異性的，也可以是極其特異性的。還有許多可以結合DNA的酶，其中，在DNA轉錄和復制中復制DNA序列的聚合酶特別重要。

DNA與組織蛋白的交互作用，這種蛋白質中的堿性氨基酸，可與DNA上的酸性磷酸基團結合。

結合DNA的蛋白質

結構蛋白可與DNA結合，是非專一性DNA-蛋白質交互作用的常見例子。染色體中的結構蛋白與DNA組合成復合物，使DNA組織成緊密結實的染色質構造。對真核生物來說，染色質是由脫DNA與一種稱為組織蛋白的小型堿性蛋白質所組合而成；而原核生物體內(nèi)的此種結構，則摻雜了多種類型的蛋白質。

DNA可在組織蛋白的表面上附著并纏繞整整兩圈，以形成一種稱為核小體的盤狀復合物。組織蛋白里的堿性殘基，與DNA的酸性糖磷酸骨架之間可形成離子鍵，使兩者發(fā)生非專一性交互作用，也使復合物中的堿基序列相互分離。

在堿性氨基酸殘基上所發(fā)生的化學修飾有甲基化、磷酸化與乙酰化等，這些化學作用可使DNA與組織蛋白之間的作用強度發(fā)生變化，進而使DNA與轉錄因子接觸的難易度改變，影響轉錄作用的速率。其他位于染色體內(nèi)的非專一性DNA結合蛋白，還包括一種能優(yōu)先與DNA結合，并使其扭曲的高移動性群蛋白。這類蛋白質可以改變核小體的排列方式，產(chǎn)生更復雜的染色質結構。

DNA結合蛋白中有一種專門與單鏈DNA結合的類型，稱為單鏈DNA結合蛋白。人類的復制蛋白A是此類蛋白中獲得較多研究的成員，作用于多數(shù)與解開雙螺旋有關的過程，包括DNA復制、重組以及DNA修復。這類結合蛋白可固定單鏈DNA，使其變得較為穩(wěn)定，以避免形成莖環(huán)（stem-loop），或是因為核酸酶的作用而水解。

相對而言，其他的蛋白質則只能與特定的DNA序列進行專一性結合。大多數(shù)關于此類蛋白質的研究集中于各種可調控轉錄作用的轉錄因子。這類蛋白質中的每一種，都能與特定的DNA序列結合，進而活化或抑制位于啟動子附近序列的基因轉錄作用。轉錄因子有兩種作用方式，第一種可以直接或經(jīng)由其他中介蛋白質的作用，而與負責轉錄的RNA聚合酶結合，再使聚合酶與啟動子結合，并開啟轉錄作用。第二種則與專門修飾組織蛋白的酵素結合于啟動子上，使DNA模板與聚合酶發(fā)生接觸的難度改變。

由于目標DNA可能散布在生物體中的整個基因組中，因此改變一種轉錄因子的活性可能會影響許多基因的運作。這些轉錄因子也因此經(jīng)常成為信號傳遞過程中的作用目標，也就是作為細胞反映環(huán)境改變，或是進行分化和發(fā)育時的媒介。具專一性的轉錄因子會與DNA發(fā)生交互作用，使DNA堿基的周圍產(chǎn)生許多接觸點，讓其他蛋白質得以“讀取"這些DNA序列。多數(shù)的堿基交互作用發(fā)生在大凹槽，也就是最容易從外界接觸堿基的部位。

結合DNA的酶

核酸酶和連接酶：核酸酶是能夠切割DNA鏈的酶，因為它們催化磷酸二酯鍵的水解。從位于DNA鏈末端的核苷酸開始水解DNA的核酸酶稱為核酸外切酶。另一方面，直接切入DNA鏈的那些是內(nèi)切核酸酶。分子生物學中使用zuiguang泛的核酸酶，稱為限制性內(nèi)切酶，以切割特定序列的DNA。在自然界中，這種酶通過在進入細菌細胞時消化噬菌體DNA來保護細菌免受噬菌體感染。通常，限制性核酸酶識別特定的回文核苷酸序列，稱為限制性位點。這些酶廣泛用于涉及在載體內(nèi)亞克隆DNA的技術中。

DNA連接酶：是能夠使用來自ATP或NAD的化學能將先前切割或斷裂的DNA鏈聚集在一起的酶。連接酶在DNA滯后鏈復制中特別重要，因為它們將岡崎碎片組合成DNA鏈。連接酶在DNA修復和基因重組中也發(fā)揮重要作用。

拓撲異構酶和解旋酶： 拓撲異構酶是具有活性核酸酶和連接酶的酶。這些酶能夠改變DNA的拓撲特性。它們中的一些通過切割DNA螺旋并允許其旋轉，降低其超螺旋程度，然后通過連接酶將兩端連接。另一方面，其它拓撲異構酶能夠在連接斷裂的DNA鏈之前，切斷螺旋，并允許第二個螺旋通過斷裂部位。拓撲異構酶是許多涉及DNA的過程所必需的，例如DNA復制和轉錄。解旋酶是能夠利用核苷三磷酸中存在的化學能的蛋白質，尤其是ATP，以破壞核堿基之間形成的氫鍵，從而允許DNA的雙螺旋打開成單鏈。

聚合酶：聚合酶是從核苷三磷酸合成多核苷酸鏈的酶。它們通過向鏈上存在的先前核苷酸的3'-OH添加核苷酸起作用。因此，所有聚合酶都以5' - 3'方向起作用。DNA復制需要DNA依賴的DNA聚合酶，實現(xiàn)DNA序列的wanmei拷貝。有些DNA聚合酶具有校對功能，能夠檢測含氮堿基之間的錯配錯誤并激活3'或5'外切核酸酶作用以去除不正確的堿基 。 在大多數(shù)生物體中，DNA聚合酶在稱為replisoma的較大蛋白質復合物中起作用，該復合體由許多酶例如解旋酶組成。 RNA依賴的DNA聚合酶是使用RNA片段作為模板合成DNA的特殊類聚合酶，包括逆轉錄酶（一種參與逆轉錄病毒感染的病毒酶）和端粒酶（它是端粒復制所必需的）。 與DNA依賴性DNA聚合酶一樣，這些RNA依賴的DNA聚合酶也在由輔助分子和調節(jié)分子組成的廣泛蛋白質復合物中起作用。