Тимидинфосфорилаза - Thymidine phosphorylase
| Тимидинфосфорилаза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Структура белка тимидинфосфорилазы
| |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| ЕС нет. | 2.4.2.4 | ||||||||
| № CAS | 9030-23-3 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| BRENDA | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | Amigo / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Тимидина фосфорилазы ( ЕС 2.4.2.4 ) является ферментом , который кодируется геном TYMP и катализирует реакцию:
- тимидин + фосфат тимин + 2-дезокси-альфа-D-рибоза 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
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
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 переносить дезоксирибозо-1-фосфат на другие азотистые основания .
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 как к тимидину, так и к фосфату в присутствии тимина, что позволяет предположить, что тимидинфосфорилаза также имеет несколько аллостерических и / или каталитических сайтов .
Состав
Тимидинфосфорилаза - это 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. 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 присутствует для передачи протона тимину N1 в промежуточном состоянии. По состоянию на конец 2007 г. было решено 6 структур для этого класса ферментов с кодами доступа PDB 1AZY , 1OTP , 1TPT , 1UOU , 2J0F и 2TPT .
Функция
Тимидинфосфорилаза играет ключевую роль в восстановлении пиримидина для восстановления нуклеозидов после деградации ДНК / РНК . Хотя реакция, которую он катализирует между тимидином / дезоксиуридином и их соответствующими основаниями, является обратимой , функция фермента в первую очередь катаболическая .
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. Было установлено, что тимидинфосфорилаза почти идентична тромбоцитарному фактору роста эндотелиальных клеток (PD-ECGF). Хотя механизм ангиогенеза тимидинфосфорилазы пока не известен, отчеты показывают , что сам фермент не является фактор роста , но косвенно вызывает ангиогенез, стимулируя хемотаксис из эндотелиальных и других клеток. Некоторые сообщения предполагают, что тимидинфосфорилаза способствует росту эндотелиальных клеток за счет снижения уровней тимидина, который в противном случае ингибировал бы рост эндотелиальных клеток. 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. Исследования показали, что тимидинфосфорилаза участвует в ангиогенезе во время менструального цикла . Экспрессия фермента в эндометрии повышается за счет комбинации прогестерона и трансформирующего фактора роста β1 и изменяется в течение менструального цикла.
Актуальность болезни
Митохондриальная нейрогастроинтестинальная энцефаломиопатия (MNGIE) - аутосомно-рецессивное заболевание, вызванное мутациями в гене тимидинфосфорилазы (TP) . 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. Симптомы болезни MNGIE включают диарею и боль в животе в результате нарушения моторики , вызванного нервно-мышечной дисфункцией, а также птоз , офтальмопарез , периферическую невропатию и потерю слуха .
Также было обнаружено, что тимидинфосфорилаза играет двойную роль как в развитии рака, так и в терапии . 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 соседней неопухолевых ткани тимидина фосфорилазы в Эти карциномы активируются цитокинами, интерфероном-γ и TNF-α, которые высвобождаются воспалительными клетками во время заживления ран . Фермент также активируется низким уровнем кислорода и средой с низким pH , чтобы контролировать васкуляризацию гипоксических областей.
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 .
Рекомендации
дальнейшее чтение
- Фридкин М., Робертс Д. (март 1954 г.). «Ферментативный синтез нуклеозидов. I. Тимидинфосфорилаза в тканях млекопитающих» . Журнал биологической химии . 207 (1): 245–56. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (18) 71264-7 . 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 (8): 2618–21. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (18) 93896-2 . PMID 14235544 .
- Циммерман М. (август 1964 г.). «Дезоксирибозильный перенос. I. Нуклеозид: пиримидин дезоксирибозилтрансферазная активность трех частично очищенных тимидинфосфорилаз» . Журнал биологической химии . 239 (8): 2622–7. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (18) 93897-4 . PMID 14235545 .
