DUT (gen) - DUT (gene)

Obecný vstup dUTPase viz DUTP difosfatáza.
DUT
Protein DUT PDB 1q5h.png
Dostupné struktury
PDBLidské vyhledávání UniProt: PDBe RCSB
Identifikátory
AliasyDUT, dUTPáza, deoxyuridin trifosfatáza
Externí IDOMIM: 601266 MGI: 1346051 HomoloGene: 31475 Genové karty: DUT
Umístění genu (člověk)
Chromozom 15 (lidský)
Chr.Chromozom 15 (lidský)[1]
Chromozom 15 (lidský)
Genomická poloha pro DUT
Genomická poloha pro DUT
Kapela15q21.1Start48,331,011 bp[1]
Konec48,343,373 bp[1]
Exprese RNA vzor
PBB GE DUT 208955 na fs.png

PBB GE DUT 208956 x na fs.png
Další údaje o referenčních výrazech
Ortology
DruhČlověkMyš
Entrez

1854

110074

Ensembl

ENSG00000128951

ENSMUSG00000027203

UniProt

P33316

n / a

RefSeq (mRNA)

NM_001025248
NM_001025249
NM_001948
NM_001330286

NM_001159646
NM_023595

RefSeq (protein)

NP_001020419
NP_001020420
NP_001317215
NP_001939

n / a

Místo (UCSC)Chr 15: 48,33 - 48,34 Mbn / a
PubMed Vyhledávání[2][3]
Wikidata
Zobrazit / upravit člověkaZobrazit / upravit myš

DUTP pyrofosfatáza, také známý jako DUT, je enzym který je u lidí kódován DUT gen na chromozomu 15.[4]

Tento gen kóduje esenciální enzym o nukleotid metabolismus. Kódovaný protein tvoří všudypřítomný, homotrimerní enzym, který hydrolyzuje DUTP na skládka a pyrofosfát. Tato reakce slouží dvěma buněčným účelům: poskytnutí prekurzoru (dUMP) pro syntézu tymin nukleotidy potřebné pro replikace DNA a omezení intracelulárních zásob dUTP. Zvýšené hladiny dUTP vedou ke zvýšenému začlenění uracil do DNA, která indukuje rozsáhlé oprava excize zprostředkovaný uracil glykosyláza. Tento opravný proces, jehož výsledkem je odstranění a opětovné začlenění dUTP, je sebezničující a vede k DNA fragmentace a buněčná smrt. Alternativní sestřih tohoto genu vede k odlišným izoformy že lokalizovat buď mitochondrie nebo jádro. Související pseudogen se nachází na 19. chromozomu.[4]

Struktura

U lidí tento gen kóduje homotrimerický enzym se dvěma izoformami charakterizovanými jejich odlišnými subcelulární lokalizace: jaderná izoforma (DUT-N) a mitochondriální izoforma (DUT-M).[5][6][7]

Gen

Northern blot analýza odhaluje odlišné mRNA přepisy pro DUT-N (1,1 kb) a DUT-M (1,4 kb).[6] Izoformy se vyrábějí z alternativního sestřihu na různých 5 ' exony, přičemž první exon DUT-N se vyskytuje 767 základní páry pod prvním exonem v DUT-M.[6][7] Regulace na jiném promotéři bylo navrženo pro zohlednění rozdílné exprese těchto izoforem.[6]

Protein

Zralé formy DUT-N (22 kDa) a DUT-M (23 kDa) jsou téměř identické, kromě krátké N-terminál region přítomný v DUT-M. Prekurzor DUT-M (31 kDa) obsahuje arginin bohatý, 69-zbytek sekvence mitochondriálního cílení který prochází posttranslační štěpení k provedení mitochondriálního importu.[5][6][7] Mezitím monopartita Sekvence NLS je rozhodující pro funkci a jadernou lokalizaci DUT-N, která by se jinak hromadila v cytoplazma.[5][7] Ačkoli obě izoformy obsahují NLS, sekvence v DUT-M je izolována od příbuzného karyofheriny.[5] The izoelektrické body DUT-N (6,0) a DUT-M (8,1) odpovídají pH příslušných subcelulárních kompartmentů.[6]

DUT je homotrimer se třemi aktivní stránky tvořený každou ze svých tří podjednotek.[7] Typicky každá podjednotka tvoří osmivláknovou hlaveň, která se vyměňuje C-terminál β-řetězce s ostatními podjednotkami sestavit do struktury trimeru. Kromě záměny β-řetězců tyto podjednotky interagují prostřednictvím rozšířených bimolekulárních rozhraní a trojnásobného centrálního kanálu.[8]Jako člen dUTPase rodina, DUT vyžaduje přítomnost a dvojmocný ion kovu jako Mg2 + pro jejich enzymatickou funkci.[9] DUT-N také obsahuje shodu cyklin-dependentní kináza fosforylační místo, které je fosforylováno na serin jako součást regulace buněčného cyklu.[6]

Funkce

DUT je členem rodiny dUTPase, která je známá pro katalyzování pyrofosforalýza z DUTP na dUMP a anorganické pyrofosfát. Tato funkce přispívá k replikace DNA a opravit přes de novo thymidylát biosyntéza, jako je produkt dUMP methylovaný podle thymidylát syntáza (TS) za vzniku dTMP, což je pak fosforylovaný na dTTP.[5][6][7][10] DUT je také zásadní pro udržení genom integritu snížením úrovně buněčného dUTP, čímž zabrání opakovaným cyklům uracil nesprávné začlenění do DNA a DNA opravit -zprostředkovaná přetržení vlákna, která by vedla k buněčná smrt.[5][6][7][9][10]

Kromě různých lokalizací tyto dvě izoformy DUT zobrazují různé vzorce vyjádření: zatímco DUT-M je konstitutivně vyjádřen, DUT-N je pod buněčný cyklus kontrolu a zejména zvýšenou regulaci během S fáze.[5][6] Tyto vzorce exprese odpovídají jejich rolím v cyklu replikace DNA jejich příslušných genomy, a tím naznačují různé regulační mechanismy ovlivňující každou izoformu.[6]

Mechanismus

Cyklus hydrolýzy dUTP lze popsat v následujících čtyřech enzymatických krocích: (i) rychlá vazba substrátu, (ii) izomerizace enzymuPodklad komplex do katalyticky kompetentní konformace, (iii) hydrolýza substrátu a (iv) rychlé, neřízené uvolňování produktů.[11]

Klinický význam

Protože mnoho chemoterapeutické agenti jako 5-fluorouracil zacházet neoplastická onemocnění, počítaje v to rakovina hlavy a krku, rakovina prsu, a rakovina trávicího traktu zaměřením na TS v metabolismu thymidylátu může DUT chránit před cytotoxický vedlejší účinky působením proti akumulaci dUTP.[6][7][10][12][13] Zároveň byly vysoké hladiny DUT-N spojeny s chemorezistencí a rychlejší progresí nádoru, a proto by mohly sloužit také jako prognostický popisovač pro celkové přežití a reakci na chemoterapii.[6][7][10][11][12] Podobně je DUT významně nadměrně exprimován hepatocelulární karcinom a může sloužit jako prognostický marker pro rakovinu.[14] Je pozoruhodné, že exprese DUT je regulována tumor supresorovým genem p53 aby se podpořila apoptóza nádorových buněk. Na podporu transformace rakoviny se spekulovalo o abnormální expresi a lokalizaci DUT.[7]

Interakce

DUT interaguje s dUTP, aby katalyzoval jeho hydrolýzu na dUMP a pyrofosfát.[4] E2F a Sp1 zvýšit expresi DUT vazbou jeho promotoru, zatímco p53 inhibuje transkripci DUT vazbou svého promotoru. Předpokládané NF-kB vazebné místo bylo také identifikováno v promotoru DUT.[13]

Reference

  1. ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000128951 - Ensembl, Květen 2017
  2. ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  3. ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  4. ^ A b C „Entrez Gene: DUT dUTP pyrophosphatase“.
  5. ^ A b C d E F G Róna G, Marfori M, Borsos M, Scheer I, Takács E, Tóth J, Babos F, Magyar A, Erdei A, Bozóky Z, Buday L, Kobe B, Vértessy BG (prosinec 2013). „Fosforylace sousedící se signálem o lokalizaci jádra lidské dUTPázy ruší dovoz jaderné energie: strukturální a mechanické pohledy“ (PDF). Acta Crystallographica oddíl D. 69 (Pt 12): 2495–505. doi:10.1107 / S0907444913023354. PMID  24311590.
  6. ^ A b C d E F G h i j k l m Ladner RD, Caradonna SJ (červenec 1997). "Lidský gen dUTPázy kóduje jaderné i mitochondriální izoformy. Diferenciální exprese izoforem a charakterizace cDNA kódující mitochondriální druhy". The Journal of Biological Chemistry. 272 (30): 19072–80. doi:10.1074 / jbc.272.30.19072. PMID  9228092.
  7. ^ A b C d E F G h i j Tinkelenberg BA, Fazzone W, Lynch FJ, Ladner RD (červenec 2003). "Identifikace sekvenčních determinantů lokalizace izoformy lidské nukleární dUTPázy". Experimentální výzkum buněk. 287 (1): 39–46. doi:10.1016 / s0014-4827 (03) 00048-x. PMID  12799180.
  8. ^ Takács E, Barabás O, Petoukhov MV, Svergun DI, Vértessy BG (březen 2009). "Molekulární tvar a prominentní role výměny beta-řetězců v organizaci dUTPázových oligomerů". FEBS Dopisy. 583 (5): 865–71. doi:10.1016 / j.febslet.2009.02.011. PMID  19302784.
  9. ^ A b Persson R, Cedergren-Zeppezauer ES, Wilson KS (prosinec 2001). "Homotrimerické dUTPázy; strukturní řešení pro specifické rozpoznávání a hydrolýzu dUTP". Současná věda o proteinech a peptidech. 2 (4): 287–300. doi:10.2174/1389203013381035. PMID  12369926.
  10. ^ A b C d Ladner RD (prosinec 2001). „Role dUTPázy a opravy uracil-DNA v chemoterapii rakoviny“. Současná věda o proteinech a peptidech. 2 (4): 361–70. doi:10.2174/1389203013380991. PMID  12374095.
  11. ^ A b Tóth J, Varga B, Kovács M, Málnási-Csizmadia A, Vértessy BG (listopad 2007). „Kinetický mechanismus lidské dUTPázy, esenciálního nukleotidového pyrofosfatázového enzymu“. The Journal of Biological Chemistry. 282 (46): 33572–82. doi:10,1074 / jbc.M706230200. PMID  17848562.
  12. ^ A b Ladner RD, Lynch FJ, Groshen S, Xiong YP, Sherrod A, Caradonna SJ, Stoehlmacher J, Lenz HJ (červenec 2000). „Exprese izoformy nukleotidohydrolázy dUTP v normálních a neoplastických tkáních: souvislost s přežitím a odpovědí na 5-fluorouracil u kolorektálního karcinomu“. Výzkum rakoviny. 60 (13): 3493–503. PMID  10910061.
  13. ^ A b Wilson PM, Fazzone W, LaBonte MJ, Lenz HJ, Ladner RD (leden 2009). „Regulace exprese genu lidské dUTPázy a transkripční represe zprostředkované p53 v reakci na poškození DNA vyvolané oxaliplatinou“. Výzkum nukleových kyselin. 37 (1): 78–95. doi:10.1093 / nar / gkn910. PMC  2615606. PMID  19015155.
  14. ^ Takatori H, Yamashita T, Honda M, Nishino R, Arai K, Yamashita T, Takamura H, Ohta T, Zen Y, Kaneko S (březen 2010). „Exprese dUTP pyrofosfatázy koreluje se špatnou prognózou hepatocelulárního karcinomu“. Liver International. 30 (3): 438–46. doi:10.1111 / j.1478-3231.2009.02177.x. PMID  19968781.

Další čtení

Tento článek včlení text z United States National Library of Medicine, který je v veřejná doména.