Timidina fosforilase - Thymidine phosphorylase
| Timidina fosforilase | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Estrutura da proteína timidina fosforilase
| |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| EC nº | 2.4.2.4 | ||||||||
| CAS no. | 9030-23-3 | ||||||||
| Bancos de dados | |||||||||
| IntEnz | Vista IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Entrada BRENDA | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme view | ||||||||
| KEGG | Entrada KEGG | ||||||||
| MetaCyc | via metabólica | ||||||||
| PRIAM | perfil | ||||||||
| Estruturas PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Ontologia Genética | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
A timidina fosforilase ( EC 2.4.2.4 ) é uma enzima que é codificada pelo gene TYMP e catalisa a reação:
- timidina + fosfato timina + 2-desoxi-alfa-D-ribose 1-fosfato
A timidina fosforilase está envolvida no metabolismo das purinas , metabolismo da pirimidina e outras vias metabólicas . Variações na timidina fosforilase e no gene TYMP que a codifica estão associadas à síndrome da encefalopatia neurogastrointestinal mitocondrial (MNGIE) e câncer de bexiga .
Nomenclatura
Esta enzima pertence à família das glicosiltransferases , especificamente as pentosiltransferases. O nome sistemático desta classe de enzimas é timidina: fosfato desoxi-alfa-D-ribosiltransferase. Outros nomes de uso comum incluem pirimidina fosforilase, timidina-ortofosfato desoxirribosiltransferase, reguladores de crescimento animal, células endoteliais derivadas de plaquetas sanguíneas, fatores de crescimento, fator de crescimento de células endoteliais derivadas de plaquetas sanguíneas, desoxitimidina fosforilase, gliostatinas, pirimidina desoxinucleosídeo: desoxi-D-ribosiltransferase.
Mecanismo
A timidina fosforilase catalisa a fosforilação reversível da timidina , desoxiuridina e seus análogos (exceto desoxicitidina ) em suas respectivas bases ( timina / uracila ) e 2-desoxirribose 1-fosfato. A enzima segue um mecanismo sequencial, onde o fosfato se liga antes da timidina (ou desoxiuridina, etc.) e a 2-desoxirribose 1-fosfato sai após a base nitrogenada. A timidina está ligada em uma conformação de alta energia, na qual a ligação glicosídica enfraquece conforme o fosfato ataca a posição C1 do anel da ribose, conforme mostrado abaixo. A enzima pode então transferir desoxirribose 1-fosfato para outras bases nitrogenadas .
Outras experiências demonstraram que a timina inibe a enzima através da inibição do substrato e da inibição do produto não linear. Isso sugere que a timina pode inibir a enzima por meio de vários locais. A enzima também exibe cooperatividade com relação à timidina e ao fosfato na presença de timina, o que sugere que a timidina fosforilase também possui vários sítios alostéricos e / ou catalíticos .
Estrutura
A timidina fosforilase é um dímero de proteína com subunidades idênticas - com um peso molecular relatado de 90.000 daltons em Escherichia coli. Tem forma de S com comprimento de 110 Å e largura de 60 Å. Cada monômero é composto por 440 aminoácidos e é composto por um pequeno domínio α-helicoidal e um grande domínio α / β. A superfície da enzima é lisa, exceto por uma cavidade de 10 Å de profundidade e 8 Å de largura entre os dois domínios que contém os locais de ligação de timina, timidina e fosfato. A análise detalhada dos locais de ligação mostra que Arg-171, Ser-186 e Lys-190 são os resíduos importantes na ligação à base de pirimidina. Os resíduos Arg-171 e Lys-190 estão próximos de O4 e O2 do anel de timina, respectivamente, e podem ajudar a estabilizar o estado intermediário. O grupo amino terminal de Lys-190, que forma uma ligação de hidrogênio com o 3'-hidroxil da porção timidina ribose, também está no lugar para doar um próton para a timina N1 durante o estado intermediário. No final de 2007, 6 estruturas foram resolvidas para esta classe de enzimas, com códigos de acesso PDB 1AZY , 1OTP , 1TPT , 1UOU , 2J0F e 2TPT .
Função
A timidina fosforilase desempenha um papel fundamental na recuperação da pirimidina para recuperar os nucleosídeos após a degradação do DNA / RNA . Embora a reação que catalisa entre a timidina / desoxiuridina e suas respectivas bases seja reversível , a função da enzima é principalmente catabólica .
Pesquisas recentes descobriram que a timidina fosforilase também está envolvida na angiogênese . Experimentos mostram inibição do efeito angiogênico pela timidina fosforilase na presença de 6-amino-5-clorouracil, um inibidor da timidina fosforilase, sugerindo que a atividade enzimática da timidina fosforilase é necessária para sua atividade angiogênica. Foi determinado que a timidina fosforilase é quase idêntica ao fator de crescimento de células endoteliais derivado de plaquetas (PD-ECGF). Embora o mecanismo da angiogênese pela timidina fosforilase ainda não seja conhecido, os relatórios mostram que a enzima em si não é um fator de crescimento, mas indiretamente causa a angiogênese ao estimular a quimiotaxia das células endoteliais e de outras células. Alguns relatórios sugerem que a timidina fosforilase promove o crescimento das células endoteliais, reduzindo os níveis de timidina que, de outra forma, inibiriam o crescimento das células endoteliais. Uma explicação alternativa é que os produtos da enzima induzem a angiogênese. Experimentos descobriram que a 2-desoxirribose é um quimioatraente de células endoteliais e um fator indutor de angiogênese, o que apóia essa explicação. Pesquisas descobriram que a timidina fosforilase está envolvida na angiogênese durante o ciclo menstrual . A expressão da enzima no endométrio é aumentada por uma combinação de progesterona e fator de crescimento transformador-β1 e varia ao longo do ciclo menstrual.
Relevância da doença
A encefalomiopatia mitocondrial neurogastrointestinal (MNGIE) é uma doença autossômica recessiva causada por mutações no gene da timidina fosforilase (TP) . Como o DNA mitocondrial (mtDNA) depende fortemente da recuperação da timidina (mais do que o DNA nuclear), ele sofre danos por deficiência de timidina fosforilase. Na doença MNGIE, múltiplas deleções e depleção do mtDNA se acumulam ao longo do tempo, levando à disfunção mitocondrial. Os sintomas da doença MNGIE incluem diarreia e dor abdominal como resultado da dismotilidade , causada por disfunção neuromuscular, bem como ptose , oftalmoparesia , neuropatia periférica e perda auditiva .
A timidina fosforilase também demonstrou desempenhar um papel duplo no desenvolvimento e na terapia do câncer . A atividade angiogênica da enzima promove o crescimento do tumor , conforme comprovado por pesquisas que mostram expressão e atividade muito mais altas da timidina fosforilase em tumores malignos (incluindo carcinomas no esôfago , estômago , colorreto, pâncreas e pulmão ) do que em tecidos não neoplásicos adjacentes. esses carcinomas são regulados positivamente por citocinas interferon-γ e TNF-α, que são liberados por células inflamatórias durante a cicatrização de feridas . A enzima também é regulada positivamente por baixos níveis de oxigênio e ambientes de baixo pH , a fim de controlar a vascularização das regiões hipóxicas .
No entanto, também se descobriu que a timidina fosforilase desempenha um papel essencial na ativação do medicamento anticancerígeno capecitabina . Especificamente, ele converte o metabólito intermediário 5'-desoxi-5-fluorocitidina em tumores em 5-fluorouracil, que atua como um inibidor da timidilato sintase .
Referências
Leitura adicional
- Friedkin M, Roberts D (março de 1954). "A síntese enzimática de nucleosídeos. I. Timidina fosforilase em tecido de mamífero" . The Journal of Biological Chemistry . 207 (1): 245–56. doi : 10.1016 / S0021-9258 (18) 71264-7 . PMID 13152099 .
- Zimmerman M, Seidenberg J (agosto de 1964). "Deoxyribosyl Transfer. I. Thymidine Phosphorylase znd Nucleoside Deoxyribosyltransferase in Normal and Malignant Tissues" . The Journal of Biological Chemistry . 239 (8): 2618–21. doi : 10.1016 / S0021-9258 (18) 93896-2 . PMID 14235544 .
- Zimmerman M (agosto de 1964). "Deoxyribosyl Transfer. Ii. Nucleoside: Pyrimidine Deoxyribosyltransferase Activity of Three Partially Purified Thymidine Phosphorylases" . The Journal of Biological Chemistry . 239 (8): 2622–7. doi : 10.1016 / S0021-9258 (18) 93897-4 . PMID 14235545 .
