Биосинтез тимидиловых дезоксирибонуклеотидов

Регуляция активности рибонуклеотид редуктазы

Регуляция активности и специфичности рибонуклеотидредуктазы необходима для поддержки сбалансированного количества предшественников ДНК. Большая R1 субъединица содержит два класса регуляторных центров (по два центра каждого класса на молекулу фермента).

Активные центры - связывают или ATФ или дATФ с относительно низким сродством.

Специфические центры связывают ATФ, дATФ, дГТФ, или дTTФ с относительно высоким сродством.

Связывание ATP к активным центрах повышает каталитическую эффективность(КПД) фермента для всех субстратов, в то время как связанный дATФ с активным центраом действует как общий ингибитор всех четырех реакций.

Связывание нуклеотидов со специфическими центрами модулирует активность фермента к различным субстратам, поддерживая сбалансированные скорости образования четырех дНТФ. Таблица суммирует сложный регуляторный эффект связывания к активным и специфическим центрам.

Мутации рибонуклеотидредуктазы, которые затрагивают или активные или специфические центры, могут делать фермент менее восприимчивым к ингибирующему действию дНТФ. В клетках с такими видами мутаций меняется количество дНТФ и проявляются так называемые мутаторные фенотипы, означающие, что в таких клетках повышена скорость спонтанных мутаций во всех генетических проверяемых локусах. Эти данные предполагают, что, при изменении концентрации дНТФ происходят изменения в участках репликации молекул ДНК, и повышается вероятность ошибок репликации, которые ведут к мутациям.

Синтез дезокситимидиловых нуклеотидов происходит иначе чем других дНТФ, которые образуются непосредственно из рибонуклеотидов под влиянием редуктазы катализирующей преобразование рибонуклеозиддифосфатов в дезоксирибонуклеозиддифосфаты).Термины тимидин и дезокситимидин (или дTTФ и ТТФ) относятся к дезоксирибонуклеотиду, потому что тимидиловый рибонуклеотид не встречается среди нормальных метаболитов. В редких случаях, где имеется тимидиловый рибонуклеотид его обычно обозначают как 'рТТФ'

Синтез тимидиловых нуклеотидов de novo начинается или с УДФ или ЦДФ и приводит к образованию дТТФ. Что касается возможной реутилизации, то образование тимидиловых нуклеотидов начинается с дезоксицитина, дезоксиуридина или дезокситимидина, которые превращаются в соответсвующие нуклеозидмонофосфаты на первом этапе при помощи соответсвующих киназ (см раздел о реутилизации нуклеотидов) Имеются несколько уровней регуляции синтеза. Например, дЦТФ ингибирует реакции реутилизации, катализируемую дезоксицитидин киназой и активизирует реакцию, катализируемую дЦМФ дезаминазой. С другой стороны, дTTФ ингибирует реакцию дезаминирования дЦМФ, а также фермент тимидин киназу.

Механизм образования дезокситимидилового нуклеотида (дТМФ)

Првращение дУМФ в дТМФ сопровождается переносом одноуглеродного фрагмента от 5,10-метилентетрагидрофолата в реакции, катализируемой тимидилат синтазой.

Реакция, катализируемая тимидилатсинтазой - единственная, известная в клетке, в которой ТГФ не регенерирует. Дигидрофолатредуктаза, таким образом, играет существенную роль в окончательной регенерации 5,10 метилен-ТГФ. Этот фермент явялется мишенью при антиопухолевой химиотерапии, так как он ингибируется лекарственным средством метотрексатом.