Deoxycytidinkináza - Deoxycytidine kinase

DCK
Protein DCK PDB 1p5z.png
Dostupné struktury
PDBHledání ortologu: PDBe RCSB
Identifikátory
AliasyDCK, entrez: 1633, deoxycytidinkináza
Externí IDOMIM: 125450 MGI: 102726 HomoloGene: 616 Genové karty: DCK
Umístění genu (člověk)
Chromozom 4 (lidský)
Chr.Chromozom 4 (lidský)[1]
Chromozom 4 (lidský)
Genomic location for DCK
Genomic location for DCK
Kapela4q13.3Start70,992,538 bp[1]
Konec71,030,914 bp[1]
Exprese RNA vzor
PBB GE DCK 203302 at fs.png
Další údaje o referenčních výrazech
Ortology
DruhČlověkMyš
Entrez

1633

13178

Ensembl

ENSG00000156136

ENSMUSG00000029366

UniProt

P27707

P43346

RefSeq (mRNA)

NM_000788

NM_007832

RefSeq (protein)

NP_000779

NP_031858

Místo (UCSC)Chr 4: 70,99 - 71,03 MbChr 5: 88,76 - 88,78 Mb
PubMed Vyhledávání[3][4]
Wikidata
Zobrazit / upravit člověkaZobrazit / upravit myš

Deoxycytidinkináza (dCK) je enzym který je kódován DCK gen v lidé.[5] dCK převážně fosforyluje deoxycytidin (dC) a převede dC na deoxycytidinmonofosfát. dCK katalyzuje jeden z počátečních kroků v záchrana nukleosidů cesta[6] a má potenciál konkrétně fosforylovat další předem vytvořené nukleosidy deoxyadenosin (dA) a deoxyguanosin (dG) a převést je na monofosfátové formy.[7] V poslední době existuje zájem biomedicínského výzkumu o zkoumání potenciálu dCK jako terapeutického cíle pro různé typy rakovina.[6][7][8]

Struktura

dCK homodimer se zvýrazněným Glu53

dCK je a homodimer kde každá monomerní podjednotka sestává z více alfa helixy obklopující a beta list jádro.[9][7][10] Každá podjednotka obsahuje vazebné místo pro donor nukleotidů, vazebné místo pro akceptor nukleosidů, smyčku pro snímání nukleotidové báze (240-254 zbytků), inzertní oblast (12-15 zbytků), která spojuje šroubovice 2 a 3.[9][10] dCK má několik různých proteinových konformací, ale jeho konformace závisí na nukleosidu nebo nukleotidu, na který se váže. dCK se může vázat na ADP, ATP, UDP nebo UTP (dárci fosforylové skupiny), ale vazba UDP / UTP mění konformaci enzymu přeskupením smyčky pro snímání nukleotidové báze ve srovnání s konformací dCK, když se váže na ATP. Tato změna konformace, když je specifický donor fosforylu vázán na vazebné místo pro nukleotidy, určuje, který nukleosid se může vázat na vazebné místo pro nukleosidy.[9][10] Bylo například pozorováno, že když se dCK váže na ADP, přebírá dCK „uzavřenou“ konformaci nebo kompaktnější vazebné místo pro nukleosidy, kde kyselina glutamová 53 (Glu53) se přivede do těsnější blízkosti k přímé interakci s 5 'hydroxylovou skupinou nukleosidu.[9][10]

  • Jednou z hypotéz pro funkčnost „otevřené“ konformace je, že „otevřená“ konformace může pomáhat při počáteční vazbě nukleosidů a uvolňování monofosfátového produktu[9]

Funkce

Deoxycytidinkináza (dCK) fosforyluje několik deoxyribonukleosidů a jejich nukleosidové analogy (nukleosid s cukrem a jinou náhražkou nebo analogem báze nukleové kyseliny, který má po úpravě jedinečné vlastnosti) pomocí fosfátových skupin z ATP a UTP.[9][10] Přesněji řečeno, dCK přidává první fosforylovou skupinu k předem vytvořeným nukleosidům a je obvykle enzymem omezujícím rychlost celkového procesu přeměny nukleosidů na jejich deoxynukleosid trifosfátovou formu, nebo nukleotid formě, v záchranné cestě nukleosidů.[10] Níže je uvedena zjednodušená cesta, která zobrazuje roli dCK při syntéze nukleotidů pomocí záchranné cesty nukleosidů.[8][11]

Role dCK na cestě k záchraně nukleosidů

Glu53 provádí základní katalýza deprotonovat hydroxylovou skupinu, což umožňuje, aby nyní nukleofilní kyslík z nukleosidové 5 'hydroxylové skupiny napadl konec fosfátového řetězce (gama fosfát) na fosforylovém donoru (např. ATP nebo UTP). Toto považovalo „uzavřenou“ konformaci za katalyticky aktivní konformaci, protože katalyzuje přenos fosforylu mezi donory fosforylu a přijímajícími nukleosidy.[9] Podobně se „otevřená“ konformace obecně označuje jako katalyticky neaktivní forma, protože Glu53 není v těsné blízkosti nukleosidové 5 'hydroxylové skupiny a nebude katalyzovat přenos fosforylu.[9]

Nařízení

Jednou metodou regulace jak katalytické aktivity, tak substrátové specificity je posttranslační modifikace na Serinu 74, zbytku v inzertní oblasti na každé z jednotlivých podjednotek dCK.[9] Ačkoli je serin 74 daleko od aktivního místa dCK, fosforylace serinu 74 (Ser74) na dCK způsobuje změnu v konformaci enzymu a ovlivňuje kinetiku enzymu. Přesněji řečeno, fosforylace Ser74 upřednostňuje dCK, aby přijala svoji otevřenou (neaktivní) konformaci a umožnila dCK, aby se stala kompetentnější pro vazbu a uvolňování nukleosidů, ale omezuje dCK v přenosu fosforylových skupin. Uzavřená (aktivní) konformace dCK umožňuje dCK přenášet fosforylové skupiny, ale nevázat ani neuvolňovat nukleosidy. Stavy „otevřený“ a „uzavřený“ označují vazebné místo pro nukleosidy na dCK.[9]

Biosyntéza nukleotidů

dCK je klíčový enzym v nukleosidové záchranné cestě (NSP). Přesněji řečeno, tato cesta recykluje preformované nukleosidy z degradujících molekul DNA za účelem syntézy dNTP pro buňku. Nukleosidová záchranná cesta může působit jako alternativní cesta k produkci nukleotidů (dNTP) v případě de novo downregulace dráhy.[6] To znamená, že záchranná cesta (a tedy dCK) je upregulována, když je de novo cesta downregulována nebo inhibována, aby se kompenzovala ztráta produkce nukleotidů. Oba de novo cesta (DNP) a cesta pro záchranu nukleosidů (NSP) jsou anabolické cesty, které produkují deoxyribonukleotid trifosfáty (dNTP) nebo nukleotidy, monomery které tvoří DNA.

Terapeutické důsledky

Nedostatek dCK je spojen s rezistencí na antivirové a protinádorové chemoterapeutické látky. Naopak zvýšená aktivita deoxycytidinkinázy je spojena se zvýšenou aktivací těchto látek na cytotoxické deriváty nukleosid trifosfátu. dCK je klinicky důležitý kvůli svému vztahu k rezistenci a citlivosti na léky.[5] Ukázalo se, že manipulace s enzymatickou aktivitou dCK má silnou korelaci v senzibilizaci buněk s účinky jiných léčiv (např. Inhibitory RNR,[6] gemcitabin) nebo léčby (např. ionizujícím zářením)[11] a další kombinované terapie jsou v současné době studovány ke snížení mechanismů biologické rezistence a drogová snášenlivost u pacientů.[6][11][12]

Například, gemcitabin je analog pyrimidinového nukleosidu schválený FDA a je založen na aktivitě dCK proléčivo který se používá k léčbě rakoviny slinivky, prsu, močového měchýře a nemalobuněčného karcinomu plic.[8][11] Mechanicky dCK, který absorbuje preformované nukleosidy, přidává první fosforylovou skupinu na dFdC (původní forma gemcitabinu jako analog deoxycytidinu), aby ji přeměnil na dFdCMP, svou monofosfátovou formu.[8][11] Cytidylát kináza nebo UMP-CMP kináza poté přidá druhou fosforylovou skupinu za vzniku dFdCDP (forma gemcitabin difosfátu), která může inhibovat ribonukleotid reduktáza. Nukleosid-difosfátkináza nebo nukleosid kináza A přidává třetí fosforylovou skupinu za vzniku dFdCTP (forma gemcitabin trifosfátu), což je aktivní forma gemcitabinu, která inhibuje jak deoxycytidylát deamináza a DNA polymeráza.[8] Ačkoli se gemcitabin široce používá k léčbě solidních nádorů po více než deset let, pacienti užívající samotný gemcitabin (monoterapie ) byly pozorovány chemorezistence na drogu.[8][11]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000156136 - Ensembl, Květen 2017
  2. ^ A b C GRCm38: Vydání souboru 89: ENSMUSG00000029366 - Ensembl, Květen 2017
  3. ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  4. ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  5. ^ A b „Entrez Gene: DCK deoxycytidinkináza“.
  6. ^ A b C d E Nathanson DA, Armijo AL, Tom M, Li Z, Dimitrova E, Austin WR, Nomme J, Campbell DO, Ta L, Le TM, Lee JT, Darvish R, Gordin A, Wei L, Liao HI, Wilks M, Martin C , Sadeghi S, Murphy JM, Boulos N, Phelps ME, Faull KF, Herschman HR, Jung ME, Czernin J, Lavie A, Radu CG (březen 2014). „Společné cílení biosyntetických drah konvergentních nukleotidů na eradikaci leukémie“. The Journal of Experimental Medicine. 211 (3): 473–86. doi:10.1084 / jem.20131738. PMC  3949575. PMID  24567448.
  7. ^ A b C Sabini E, Ort S, Monnerjahn C, Konrad M, Lavie A (červenec 2003). „Struktura lidského dCK naznačuje strategie ke zlepšení protinádorové a antivirové terapie“. Přírodní strukturní biologie. 10 (7): 513–9. doi:10.1038 / nsb942. hdl:11858 / 00-001M-0000-0012-F0B9-8. PMID  12808445. S2CID  6212685.
  8. ^ A b C d E F de Sousa Cavalcante L, Monteiro G (říjen 2014). "Gemcitabin: metabolismus a molekulární mechanismy působení, citlivost a chemorezistence u rakoviny pankreatu". European Journal of Pharmacology. 741: 8–16. doi:10.1016 / j.ejphar.2014.07.041. PMID  25084222.
  9. ^ A b C d E F G h i j Hazra S, Szewczak A, Ort S, Konrad M, Lavie A (duben 2011). „Posttranslační fosforylace serinu 74 lidské deoxycytidinkinázy upřednostňuje enzym, který přijímá otevřenou konformaci, díky čemuž je kompetentní pro vazbu a uvolňování nukleosidů.“. Biochemie. 50 (14): 2870–80. doi:10.1021 / bi2001032. PMC  3071448. PMID  21351740.
  10. ^ A b C d E F Sabini E, Hazra S, Konrad M, Lavie A (červenec 2008). "Elucidace různých vazebných režimů purinových nukleosidů na lidskou deoxycytidinkinázu". Journal of Medicinal Chemistry. 51 (14): 4219–25. doi:10.1021 / jm800134t. PMC  2636677. PMID  18570408.
  11. ^ A b C d E F Grégoire V, Rosier JF, De Bast M, Bruniaux M, De Coster B, Octave-Prignot M, Scalliet P (červen 2002). „Role aktivity deoxycytidinkinázy (dCK) v radioaktivním posílení gemcitabinu u myší a lidských buněčných linií in vitro.“ Radioterapie a onkologie. 63 (3): 329–38. doi:10.1016 / s0167-8140 (02) 00106-8. PMID  12142097.
  12. ^ Bozic I, Reiter JG, Allen B, Antal T, Chatterjee K, Shah P, Moon YS, Yaqubie A, Kelly N, Le DT, Lipson EJ, Chapman PB, Diaz LA, Vogelstein B, Nowak MA (červen 2013). „Evoluční dynamika rakoviny v reakci na cílenou kombinovanou terapii“. eLife. 2: e00747. doi:10,7554 / eLife.00747. PMC  3691570. PMID  23805382.

Další čtení

externí odkazy