Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Тимидинфосфорилаза
Димер тимидинфосфорилазы .png
Структура белка тимидинфосфорилазы
Идентификаторы
ЕС нет.2.4.2.4
№ CAS9030-23-3
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
BRENDABRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmigo / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки

Тимидина фосфорилазы ( ЕС 2.4.2.4 ) является ферментом , который кодируется геном TYMP и катализирует реакцию:

тимидин + фосфат тимин + 2-дезокси-альфа-D-рибозо-1-фосфат

Тимидина фосфорилазы участвует в пуринового обмена , пиримидинового обмена веществ и других метаболических путей . Вариации тимидинфосфорилазы и кодирующего ее гена TYMP связаны с синдромом митохондриальной нейрогастроинтестинальной энцефалопатии (MNGIE) и раком мочевого пузыря .

Номенклатура [ править ]

Этот фермент принадлежит к семейству гликозилтрансфераз , в частности пентозилтрансфераз. Систематическое название данного фермента класса тимидина: фосфат дезокси-альфа-D-ribosyltransferase. Другие широко используемые названия включают пиримидинфосфорилазу, тимидин-ортофосфат-дезоксирибозилтрансферазу, регуляторы роста животных, эндотелиальные клетки, полученные из тромбоцитов, факторы роста, фактор роста эндотелиальных клеток, полученный из тромбоцитов, дезокситимидинфосфорилаза, глиостатины, пиримидиндезоксинуклеаза и тимидин-дезоксинуклеаза: дезокси-D-рибозилтрансфераза.

Механизм [ править ]

Тимидин фосфорилаза катализирует обратимое фосфорилирование из тимидина , дезоксиуридина и их аналогов (кроме деоксицитидина ) для их соответствующих оснований ( тимин / урацил ) и 2-дезоксирибоза 1-фосфата. Фермент следует последовательному механизму, когда фосфат связывается до тимидина (или дезоксиуридина и т. Д.), А 2-дезоксирибозо-1-фосфат уходит после азотистого основания. Тимидин связан в высокоэнергетической конформации, в которой гликозидная связь ослабевает, когда фосфат атакует положение С1 рибозного кольца, как показано ниже. Затем фермент может передавать дезоксирибозо-1-фосфат другимазотистые основания . [1]

Механизм тимидинфосфорилазы

Дальнейшие эксперименты показали, что тимин ингибирует фермент как за счет ингибирования субстратом, так и за счет нелинейного ингибирования продукта. Это говорит о том, что тимин может ингибировать фермент через несколько сайтов. Фермент также проявляет кооперативность по отношению к тимидину и фосфату в присутствии тимина, что позволяет предположить, что тимидинфосфорилаза также имеет несколько аллостерических и / или каталитических сайтов . [2]

Структура [ править ]

Взаимодействие Arg-171, Ser-186 и Lys-190 с тимином в лигандном сайте тимидинфосфорилазы

Тимидинфосфорилаза представляет собой белковый димер с идентичными субъединицами - с сообщенной молекулярной массой 90 000 дальтон в Escherichia coli. Он имеет S-образную форму длиной 110 Å и шириной 60 Å. Каждый мономер состоит из 440 аминокислот и состоит из небольшого α-спирального домена и большого α / β домена. Поверхность фермента гладкая, за исключением полости глубиной 10 Å и шириной 8 Å между двумя доменами, которая содержит сайты связывания тимина, тимидина и фосфата. [3]Подробный анализ сайтов связывания показывает, что Arg-171, Ser-186 и Lys-190 являются важными остатками в связывании пиримидинового основания. Остатки Arg-171 и Lys-190 близки к O4 и O2 тиминового кольца, соответственно, и могут помочь стабилизировать промежуточное состояние. Конечная аминогруппа Lys-190, которая образует водородную связь с 3'-гидроксилом фрагмента тимидин-рибозы, также находится на месте, чтобы отдавать протон тимину N1 в промежуточном состоянии. [4] По состоянию на конец 2007 г. для этого класса ферментов было решено 6 структур с кодами доступа 1AZY , 1OTP , 1TPT , 1UOU , 2J0F и PDB.2TPT .

Функция [ править ]

Тимидинфосфорилаза играет ключевую роль в восстановлении пиримидина для восстановления нуклеозидов после деградации ДНК / РНК . [5] Хотя реакция, которую он катализирует между тимидином / дезоксиуридином и их соответствующими основаниями, является обратимой , функция фермента в первую очередь катаболическая . [6]

Недавние исследования показали, что тимидинфосфорилаза также участвует в ангиогенезе . Эксперименты показывают ингибирование ангиогенного эффекта тимидинфосфорилазой в присутствии 6-амино-5-хлороурацила, ингибитора тимидинфосфорилазы, предполагая, что ферментативная активность тимидинфосфорилазы необходима для ее ангиогенной активности. [7] Было установлено, что тимидинфосфорилаза почти идентична тромбоцитарному фактору роста эндотелиальных клеток (PD-ECGF). Хотя механизм ангиогенеза под действием тимидинфосфорилазы еще не известен, отчеты показывают, что сам фермент не является фактором роста, а косвенно вызывает ангиогенез, стимулируяхемотаксис из эндотелиальных и других клеток. [8] Некоторые сообщения предполагают, что тимидинфосфорилаза способствует росту эндотелиальных клеток за счет снижения уровня тимидина, который в противном случае ингибировал бы рост эндотелиальных клеток. [9] Альтернативное объяснение состоит в том, что продукты фермента вызывают ангиогенез. Эксперименты показали, что 2-дезоксирибоза является хемоаттрактантом эндотелиальных клеток и фактором, индуцирующим ангиогенез, что подтверждает это объяснение. [10] Исследования показали, что тимидинфосфорилаза участвует в ангиогенезе во время менструального цикла . Экспрессия фермента в эндометрии повышается за счет комбинации прогестерона.и трансформирующий фактор роста-β1 и изменяется в течение менструального цикла. [11]

Актуальность болезни [ править ]

Митохондриальная нейрогастроинтестинальная энцефаломиопатия (MNGIE) - аутосомно-рецессивное заболевание, вызванное мутациями в гене тимидинфосфорилазы (TP) . [12] Поскольку митохондриальная ДНК (мтДНК) сильно зависит от спасения тимидина (в большей степени, чем ядерная ДНК), она страдает от дефицита тимидинфосфорилазы. При болезни MNGIE со временем накапливаются множественные делеции и истощение мтДНК, что приводит к дисфункции митохондрий. [13] Симптомы болезни MNGIE включают диарею и боль в животе в результате нарушения моторики , вызванного нервно-мышечной дисфункцией, а такжептоз , офтальмопарез , периферическая невропатия и потеря слуха . [14]

Также было обнаружено, что тимидинфосфорилаза играет двойную роль как в развитии рака, так и в терапии . [15] ангиогенную активность фермента способствует росту опухоли , а при поддержке исследований , показывающих гораздо более высокую экспрессию и активность тимидинфосфорилазы в злокачественных опухолях ( в том числе и карцином в пищеводе , желудке , colorectum, поджелудочной железы и легких ) , чем в соседних неопухолевых тканей [16] Тимидинфосфорилаза в этих карциномах активируется цитокинами, интерфероном-γ и TNF-α, которые высвобождаются воспалительными клетками во времязаживление ран . Фермент также активируется низким уровнем кислорода и средой с низким pH , чтобы контролировать васкуляризацию гипоксических областей. [17]

Однако было обнаружено, что тимидинфосфорилаза также играет важную роль в активации противоракового препарата капецитабина . В частности, он превращает промежуточный метаболит 5'-дезокси-5-фторцитидин в опухолях в 5-фторурацил, который действует как ингибитор тимидилатсинтазы . [18]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Норман Р.А., Барри С.Т., Бейт М., Порода J, Коллс Дж. Г., Эрнилл Р.Дж., Люк Р.В., Миншалл, Калифорния, Макалистер М.С., МакКолл Э.Дж., МакМикен Х.Х., Патерсон Д.С., Тиммс Д., Такер Дж. А., Пауптит Р.А. (январь 2004 г.). «Кристаллическая структура тимидинфосфорилазы человека в комплексе с низкомолекулярным ингибитором». Структура . 12 (1): 75–84. DOI : 10.1016 / j.str.2003.11.018 . PMID  14725767 .
  2. ^ Iltzsch MH, эл Kouni MH, Cha S (ноябрь 1985). «Кинетические исследования тимидинфосфорилазы из печени мышей». Биохимия . 24 (24): 6799–807. DOI : 10.1021 / bi00345a011 . PMID 4074727 . 
  3. ^ Уолтер MR, Кук WJ, Коул LB, Шорт SA, Кошалка GW, Креницкий Т.А., Ealick SE (август 1990). «Трехмерная структура тимидинфосфорилазы из Escherichia coli при разрешении 2,8 A». Журнал биологической химии . 265 (23): 14016–22. DOI : 10,2210 / pdb1tpt / PDB . PMID 2199449 . 
  4. ^ Pugmire MJ, Кук WJ, Jasanoff A, Walter MR, Ealick SE (август 1998). «Структурные и теоретические исследования предполагают, что перемещение домена вызывает активную конформацию тимидинфосфорилазы». Журнал молекулярной биологии . 281 (2): 285–99. DOI : 10.1006 / jmbi.1998.1941 . PMID 9698549 . 
  5. ^ LAFON SW, Нельсон DJ, Беренс RL, Марр JJ (январь 1982). «Пути утилизации пуринов и пиримидинов у Leishmania donovani». Биохимическая фармакология . 31 (2): 231–8. DOI : 10.1016 / 0006-2952 (82) 90216-7 . PMID 7059364 . 
  6. ^ Desgranges С, Razaka G, Rabaud М, Н Брико (июль 1981). «Катаболизм тимидина в тромбоцитах крови человека: очистка и свойства тимидинфосфорилазы». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Нуклеиновые кислоты и синтез белков . 654 (2): 211–8. DOI : 10.1016 / 0005-2787 (81) 90174-X . PMID 7284378 . 
  7. ^ Харагучи М, Miyadera К, Уэмура К, Sumizawa Т, Т Furukawa, Ямада К, Акияма S, Ямада Y (март 1994). «Ангиогенная активность ферментов». Природа . 368 (6468): 198. Bibcode : 1994Natur.368..198H . DOI : 10.1038 / 368198a0 . PMID 7511797 . S2CID 4355213 .  
  8. ^ Miyadera К, Sumizawa Т, Харагучи М, Yoshida Н, Константы Вт, Ямада Y, Акияма S (апрель 1995 г.). «Роль активности тимидинфосфорилазы в ангиогенном эффекте тромбоцитарного фактора роста эндотелиальных клеток / тимидинфосфорилазы». Исследования рака . 55 (8): 1687–90. PMID 7536129 . 
  9. ^ Финнис C, Додсворт N, Pollitt CE, Карр G, D Sleep (февраль 1993). «Активность тимидинфосфорилазы тромбоцитарного фактора роста эндотелиальных клеток ответственна за митогенность эндотелиальных клеток» . Европейский журнал биохимии . 212 (1): 201–10. DOI : 10.1111 / j.1432-1033.1993.tb17651.x . PMID 8444155 . 
  10. ↑ Li W, Chiba Y, Kimura T, Morioka K, Uesaka T, Ihaya A, Muraoka R (февраль 2001 г.). «Трансмиокардиальная лазерная реваскуляризация, индуцированная ангиогенезом, коррелирует с экспрессией матриксных металлопротеиназ и тромбоцитарного фактора роста эндотелиальных клеток» . Европейский журнал кардио-торакальной хирургии . 19 (2): 156–63. DOI : 10.1016 / s1010-7940 (00) 00649-7 . PMID 11167105 . 
  11. Перейти ↑ Hague S, Manek S, Oehler MK, MacKenzie IZ, Bicknell R, Rees MC (март 2002). «Тамоксифен индукция экспрессии ангиогенного фактора в эндометрии» . Британский журнал рака . 86 (5): 761–7. DOI : 10.1038 / sj.bjc.6600157 . PMC 2375303 . PMID 11875740 .  
  12. ^ Нисино I, Спинаццола A, Хирано M (январь 1999). «Мутации гена тимидинфосфорилазы в MNGIE, митохондриальном заболевании человека». Наука . 283 (5402): 689–92. Bibcode : 1999Sci ... 283..689N . DOI : 10.1126 / science.283.5402.689 . PMID 9924029 . 
  13. ^ Пагон Р.А., Адам М.П., Ardinger HH, Уоллес SE, Amemiya A, Bean LJ, птица TD, Фонг CT, Меффорд HC, Smith RJ, Stephens K, M Хирано (1993).Заболевание митохондриальной нейрогастроинтестинальной энцефалопатии в GeneReviews . PMID  20301358 .
  14. ^ Нисино я, Спинаццола А, Papadimitriou А, Hammans S, Штайнер я, Hahn компакт - диск, Коннолли А.М., Verloes А, Гимарайнш Дж, Майяра я, Хамано Н, Донати М.А., Semrad CE, Рассел JA, Андреу А.Л., Хаджигеоргиу Г.М., Vu TH, Tadesse S, Nygaard TG, Nonaka I, Hirano I, Bonilla E, Rowland LP, DiMauro S, Hirano M (июнь 2000 г.). «Митохондриальная нейрогастроинтестинальная энцефаломиопатия: аутосомно-рецессивное заболевание, вызванное мутациями тимидинфосфорилазы». Анналы неврологии . 47 (6): 792–800. DOI : 10.1002 / 1531-8249 (200006) 47: 6 <792 :: помощь-ana12> 3.3.co; 2-р . PMID 10852545 . 
  15. ^ Bronckaers А, Гаго Ж, Balzarini Дж, Liekens S (ноябрь 2009 г.). «Двойная роль тимидинфосфорилазы в развитии рака и химиотерапии» . Обзоры медицинских исследований . 29 (6): 903–53. DOI : 10.1002 / med.20159 . PMC 7168469 . PMID 19434693 .  
  16. ^ Takebayashi Y, Ямада К, Miyadera К, Sumizawa Т, Т Furukawa, Киношиты F, D Аоки, Okumura Н, Ямада Y, Акияма S, Aikou Т (июнь 1996 г.). «Активность и экспрессия тимидинфосфорилазы в солидных опухолях человека». Европейский журнал рака . 32А (7): 1227–32. DOI : 10.1016 / 0959-8049 (96) 00061-5 . PMID 8758258 . 
  17. Перейти ↑ Brown NS, Bicknell R (август 1998). «Тимидинфосфорилаза, 2-дезокси-D-рибоза и ангиогенез» . Биохимический журнал . 334 (1): 1–8. DOI : 10.1042 / bj3340001 . PMC 1219653 . PMID 9693094 .  
  18. ^ Sawada Н, Т Ишикава, Фекас Y, Нишиды М, Yoshikubo Т, Ishitsuka Н (апрель 1998 г.). «Индукция активности тимидинфосфорилазы и повышение эффективности капецитабина с помощью таксола / таксотера в ксенотрансплантатах рака человека». Клинические исследования рака . 4 (4): 1013–9. PMID 9563897 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Фридкин М., Робертс Д. (март 1954 г.). «Ферментативный синтез нуклеозидов. I. Тимидинфосфорилаза в тканях млекопитающих». Журнал биологической химии . 207 (1): 245–56. PMID  13152099 .
  • Циммерман М., Зайденберг Дж. (Август 1964 г.). «Дезоксирибозил трансфер. I. Тимидинфосфорилаза znd нуклеозид дезоксирибозилтрансфераза в нормальных и злокачественных тканях». Журнал биологической химии . 239 : 2618–21. PMID  14235544 .
  • Циммерман М. (август 1964 г.). «Дезоксирибозильный перенос. I. Нуклеозид: пиримидин дезоксирибозилтрансферазная активность трех частично очищенных тимидинфосфорилаз». Журнал биологической химии . 239 : 2622–7. PMID  14235545 .