Timidilato sintetasa

TIEMPOS
Estructuras disponibles AP Búsqueda de ortólogos: PDBe RCSB Lista de códigos de identificación del PDB 1YPV, 1JU6, 2RDA, 3EF9, 3ED7, 1HW3, 3EHI, 3GH0, 4JEF, 4O1X, 1HZW, 3EAW, 3OB7, 3EBU, 4KPW, 3EGY, 3EJL, 3N5G, 3N5E, 1HVY, 4GD7, 4G2O, 4H1I, 2ONB, 3H9K, 4GYH, 3HB8, 1I00, 3GG5, 4FGT, 2RD8, 3EDW, 4G6W, 1HW4, 3GH2, 4E28, 1JUJ, 4O1U, 4UP1, 5HS3, %%s1HW3, 1YPV, 4GD7, 2ONB
Identificadores
Alias	TYMS , HST422, TMS, TS, timidilato sintetasa
Identificaciones externas	OMIM : 188350; MGI : 98878; HomoloGene : 834; Tarjetas genéticas : TYMS; OMA :TYMS - ortólogos
Ubicación genética ( humana ) Cristo. Cromosoma 18 (humano) [1] Banda 18p11.32 Comenzar 657.653 pb [1] Fin 673.578 pb [1]
Ubicación del gen ( ratón ) Cristo. Cromosoma 5 (ratón) [2] Banda 5 B1|5 15,81 cm Comenzar 30.263.200 pb [2] Fin 30.278.615 pb [2]
Patrón de expresión del ARN Bgee Humano Ratón (ortólogo) Top expresado en zona ventricular embrión hueso trabecular eminencia ganglionar ovocito secundario médula ósea tejido cartilaginoso mucosa del colon transverso testículo izquierdo testículo derecho Top expresado en mórula cola del embrión tubérculo genital embrión embrión zona ventricular blastocisto saco vitelino cigoto riñón derecho Más datos de expresión de referencia BioGPS Más datos de expresión de referencia
Ontología genética Función molecular actividad de metiltransferasa actividad transferasa unión de nucleótidos Actividad de homodimerización de proteínas. unión del ácido fólico actividad de la timidilato sintasa unión del ARNm Actividad represora de la traducción, unión del elemento regulador del ARNm unión de ARNm específica de secuencia Componente celular citoplasma citosol membrana matriz mitocondrial nucleolo mitocondria membrana interna mitocondrial núcleo Proceso biológico respuesta a las citocinas proceso biosintético de nucleótidos Proceso biosintético del ADN Respuesta a un compuesto cíclico orgánico respuesta a la progesterona interconversión de tetrahidrofolato envejecimiento humano respuesta a los glucocorticoides Regulación de la transcripción implicada en la transición G1/S del ciclo celular mitótico Proceso biosintético del dTTP proceso metabólico del tetrahidrofolato respuesta a la vitamina A desarrollo del cartílago metilación crecimiento del desarrollo respuesta a los organofosforados ritmo circadiano proceso metabólico del uracilo Proceso biosintético del dTMP maduración de las células epiteliales intestinales Proceso metabólico dUMP respuesta al ácido fólico respuesta al etanol respuesta a una sustancia tóxica Proceso metabólico de la nucleobase de pirimidina regulación de la traducción regeneración del hígado interconversión de moléculas pequeñas que contienen nucleobases regulación negativa de la traducción Fuentes: Amigo / QuickGO
Ortólogos Especies Humano Ratón Entre 7298 22171 Conjunto ENSG00000176890 ENSMUSG00000025747 Protección unificada P04818 Q53Y97 P07607 RefSeq (ARNm) NM_001071 NM_001354867 NM_001354868 Número nuevo_021288 RefSeq (proteína) NP_001062 NP_001341796 NP_001341797 NP_001062.1 NP_067263 Ubicación (UCSC) Crom 18: 0,66 – 0,67 Mb Crónicas 5:30.26 – 30.28 Mb Búsqueda en PubMed [3] [4]
Wikidatos
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timidilato sintasa
Homodímero de timidilato sintasa, humano
Identificadores
N.º CE	2.1.1.45
N.º CAS	9031-61-2
Bases de datos
IntEnz	Vista de IntEnz
BRENDA	Entrada de BRENDA
Expasí	Vista de NiceZyme
BARRIL	Entrada de KEGG
MetaCiclo	vía metabólica
PRIAMO	perfil
Estructuras del PDB	RCSB AP APBE APSUMA
Ontología genética	AmiGO / QuickGO
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La timidilato sintasa (TS) ( EC 2.1.1.45) ^[5] es una enzima que cataliza la conversión de monofosfato de desoxiuridina (dUMP) a monofosfato de desoxitimidina (dTMP). La timidina es uno de los nucleótidos del ADN. Con la inhibición de la TS, se produce un desequilibrio de los desoxinucleótidos y un aumento de los niveles de dUMP . Ambos causan daño al ADN. ^{[6] [7]}

La siguiente reacción es catalizada por la timidilato sintasa:

5,10-metilentetrahidrofolato + dUMP dihidrofolato + dTMP${\displaystyle \arponesderechoizquierdo}$

Mediante metilación reductora , el monofosfato de desoxiuridina (dUMP) y el N5,N10-metilen tetrahidrofolato se utilizan juntos para formar dTMP, produciendo dihidrofolato como producto secundario.

Esta proporciona la única vía de novo para la producción de dTMP y es la única enzima en el metabolismo del folato en la que el 5,10-metilentetrahidrofolato se oxida durante la transferencia de un carbono. ^[8] La enzima es esencial para regular el suministro equilibrado de los 4 precursores de ADN en la replicación normal del ADN: los defectos en la actividad enzimática que afectan al proceso de regulación causan varias anomalías biológicas y genéticas, como la muerte sin timina. ^[9] La enzima es un objetivo importante para ciertos fármacos quimioterapéuticos. La timidilato sintasa es una enzima de aproximadamente 30 a 35 k Da en la mayoría de las especies, excepto en protozoos y plantas, donde existe como una enzima bifuncional que incluye un dominio de dihidrofolato reductasa. ^[8] Un residuo de cisteína está involucrado en el mecanismo catalítico (se une covalentemente al intermediario 5,6-dihidro-dUMP). La secuencia alrededor del sitio activo de esta enzima se conserva desde los fagos hasta los vertebrados.

La timidilato sintasa es inducida por un factor de transcripción LSF/ TFCP2 y LSF es un oncogén en el carcinoma hepatocelular . LSF y la timidilato sintasa desempeñan un papel importante en la proliferación y progresión del cáncer de hígado y en la resistencia a los fármacos. ^[10]

La timidilato sintasa (TS) desempeña un papel crucial en las primeras etapas de la biosíntesis del ADN . ^[11] El daño o la eliminación del ADN ocurren a diario como resultado de factores tanto endógenos como ambientales. Dichos factores ambientales incluyen el daño ultravioleta y el humo del cigarrillo que contienen una variedad de carcinógenos. ^[12] Por lo tanto, la síntesis e inserción de ADN saludable es vital para las funciones corporales normales y para evitar la actividad cancerosa. Además, la inhibición de la síntesis de nucleótidos importantes necesarios para el crecimiento celular es importante. Por esta razón, la TS se ha convertido en un objetivo importante para el tratamiento del cáncer mediante quimioterapia . La sensibilidad de la TS a sucumbir a los inhibidores de la TS es una parte clave de su éxito como tratamiento para los cánceres colorrectal, pancreático, ovárico, gástrico y de mama. ^[11]

El uso de inhibidores de la TS se ha convertido en un objetivo principal para el uso de la TS como diana farmacológica. El inhibidor más utilizado es el 5-fluorouracilo (5-FU) y su forma metabolizada, el monofosfato de 5-fluorodesoxiuridina (5-FdUMP), que actúa como un antimetabolito que inhibe irreversiblemente la TS mediante la unión competitiva. ^[13] Sin embargo, debido a un bajo nivel de 5-FU encontrado en muchos pacientes, se ha descubierto que en combinación con leucovorina (LV), el 5-FU tiene mayor éxito en la regulación negativa de los mecanismos de progresión tumoral y en el aumento de la actividad del sistema inmunológico. ^[14]

Experimentalmente, se ha demostrado que los niveles bajos de expresión de TS conducen a una mejor respuesta al 5-FU y mayores tasas de éxito y supervivencia de los pacientes con cáncer de colon y de hígado. ^[11] Sin embargo, experimentos adicionales simplemente han indicado que los niveles de TS pueden estar asociados con el estadio de la enfermedad, la proliferación celular y la diferenciación tumoral para aquellos con adenocarcinoma de pulmón , pero los niveles bajos no son necesariamente indicadores de alto éxito. Los niveles de expresión de ARNm de TS pueden ser útiles para predecir el potencial maligno de ciertas células cancerosas, mejorando así los objetivos del tratamiento del cáncer y produciendo mayores tasas de supervivencia entre los pacientes con cáncer [Hashimoto].

La relación de la TS con el ciclo celular también contribuye a su uso en el tratamiento del cáncer. Varias quinasas dependientes del ciclo celular y factores de transcripción influyen en los niveles de TS en el ciclo celular que aumentan su actividad durante la fase S pero disminuyen su actividad cuando las células ya no están proliferando. ^[11] De manera autorregulatoria, la TS no solo controla su propia traducción sino también la de otras proteínas como p53 que a través de la mutación es la raíz de gran parte del crecimiento tumoral. A través de su traducción, la TS tiene una expresión variable en las células cancerosas y los tumores, lo que conduce a la muerte celular temprana. ^[13]

Haga clic en los genes, proteínas y metabolitos que aparecen a continuación para acceder a los artículos correspondientes. ^{[§ 1]}

En el mecanismo propuesto, el TS forma un enlace covalente con el sustrato dUMP a través de una adición 1,4 que involucra un nucleófilo de cisteína. El sustrato tetrahidrofolato dona un grupo metilo al carbono alfa mientras reduce el nuevo metilo en dUMP para formar dTMP. ^[15]

Se ha demostrado que la imina formada a través de la reacción con THF y dUMP es un intermediario en la reacción con dUMP a través de mutaciones en la estructura de TS que inhiben la finalización del mecanismo. V316Am TS, un mutante con deleción de valinas C-terminales de ambas subunidades, permite la catálisis de la deshalogenación de BrdUMP que precede al mecanismo descrito anteriormente y al enlace covalente a THF y dUMP. El mutante TS es incapaz de lograr el cambio conformacional C-terminal necesario para romper los enlaces covalentes para formar dTMP, demostrando así que el mecanismo propuesto es verdadero. La estructura se dedujo a través de cristalografía de rayos X de V316Am TS para ilustrar la estructura completa del homodímero TS (Figura 1). Además, mostró posibles interacciones de 175Arg y 174Arg entre dímeros. Se cree que estas argininas estabilizan las estructuras de UMP dentro de los sitios activos creando enlaces de hidrógeno con el grupo fosfato (Figura 2). [Stroud y Finer-Moore] ^{[ cita requerida ]} El 5-FU es un inhibidor de la TS. Al entrar en la célula, el 5-fluorouracilo (5-FU) se convierte en una variedad de metabolitos activos, intracelularmente. Uno de estos metabolitos es el FdUMP, que se diferencia del dUMP por un flúor en lugar de un hidrógeno en el carbono alfa. El FdUMP es capaz de inhibir la TS uniéndose al sitio de unión del nucleótido del dUMP. Esta unión competitiva inhibe la función normal de la síntesis de dTMP a partir del dUMP [Longley]. ^{[ cita requerida ]} Por lo tanto, el dUMP no puede tener una reacción de eliminación y completar la donación de metilo del THF.

Figura 1. Esta figura muestra el homodímero que es TS. Como puede ver, las cadenas principales naranja y verde azulado nunca se conectan ni se entrelazan, pero hay interacciones de cadenas laterales entre los dímeros. En la proteína naranja, puede detectar visiblemente dos cadenas laterales largas que ingresan a la proteína verde azulado (esta se encuentra dentro del círculo amarillo). Las otras partes beige son cadenas laterales que interactúan dentro del sitio activo. Justo debajo del círculo amarillo, puede ver el mismo patrón de cadenas laterales y configuración.

Figura 2. Esta figura muestra las posibles interacciones de enlace de hidrógeno entre las argininas y el UMP en el sitio activo de la timidilato sintasa. Esto se puede ver por las líneas tenues entre las puntas azules y las puntas rojas. Estas argininas se utilizan para mantener la posición de la molécula de UMP de modo que la interacción pueda ocurrir correctamente. Las dos argininas en la esquina superior derecha que se encuentran una al lado de la otra en la estructura principal son en realidad de la otra proteína de esta enzima dimérica. Esta interacción es una de las muchas fuerzas intermoleculares que mantienen unidas estas dos estructuras terciarias. El soporte amarillo en la región superior central muestra un enlace de azufre que se forma entre una cadena lateral de cisteína y el UMP. Esto mantiene covalentemente al UMP dentro del sitio activo hasta que reacciona para producir TMP.

• Análogos de pirimidina
• Inhibidor de la timidilato sintasa
• Timidina quinasa
• La timidina quinasa en la química clínica
• Timidilato quinasa

• Timidilato + sintetasa en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
• PDBe-KB proporciona una descripción general de toda la información de estructura disponible en el PDB para la timidilato sintasa humana