250px|miniatura|Reacción catalizada por la enzima timidilato sintasa. La proteína timidilato sintasa (TS) () es una enzima metiltransferasa homodimérica que cataliza la reacción de síntesis del timidilato (dTMP). Esta reacción es un paso fundamental en la formación de desoxitimidina 5'-trifosfato (dTTP), un metabolito necesario para la correcta síntesis y reparación del ácido desoxirribonucleico (ADN).
En seres humanos, es el producto de la expresión del gen TYMS localizado en el brazo corto (p) del cromosoma 18.
Estructura La enzima timidilato sintasa es una proteína de aproximadamente 35,5KDa de peso. Está formada por la asociación de dos cadenas polipeptídicas idénticas (es un homodímero). Posee dos sitios activos, en los cuales se produce la trasformación del reactivo en producto, y dos sitios de unión a su cofactor, el N5,N10-metilenotetrahidrofolato. Estructura primaria En humanos, la traducción del gen TYMS genera cada una de las cadenas polipeptídicas que contienen 313 residuos inicialmente.thymidylate synthase (Homo sapiens) National Center for Biotechnology Information.
Residuos Secuencia1-50<span style="font-family: Consolas">MPVAGSELPR RPLPPAAQER DAEPRPPHGE LQYLGQIQHI LRCGVRKDDR51-100<span style="font-family: Consolas">TGTGTLSVFG MQARYSLRDE FPLLTTKRVF WKGVLEELLW FIKGSTNAKE101-150<span style="font-family: Consolas">LSSKGVKIWD ANGSRDFLDS LGFSTREEGD LGPVYGFQWR HFGAEYRDME151-200<span style="font-family: Consolas">SDYSGQGVDQ LQRVIDTIKT NPDDRRIIMC AWNPRDLPLM ALPPCHALCQ201-250<span style="font-family: Consolas">FYVVNSELSC QLYQRSGDMG LGVPFNIASY ALLTYMIAHI TGLKPGDFIH251-299<span style="font-family: Consolas">TLGDAHIYLN HIEPLKIQLQ REPRPFPKLR ILRKVEKIDD FKAEDFQIEG300-313<span style="font-family: Consolas">YNPHPTIKME MAV
15px En el proceso de maduración la Met1 es escindida produciéndose una cadena madura de 312 residuos con un residuo de Pro2 en el extremo aminoterminal.Thymidylate synthase (Human) UniProt. 15px La Ser114 es fosforilada a fosfoserina. 15px La Cys195 se encuentra en el sitio activo y es esencial para la función de la enzima. El 5-fluorodesoxiuridilato inhibe la enzima uniéndose a este residuo.THYMIDYLATE SYNTHETASE; TYMS Online Mendelian Inheritance in Man.
Estructuras secundaria Cada una de las cadenas polipeptídicas, también llamadas subunidades proteicas, adopta en el espacio patrones de plegamiento regionales que deben ser necesariamente conservados para el mantenimiento de la función enzimática de la proteína. En su estado nativo, que implica la conformación tridimensional donde la energía y tensión interna es mínima, la proteína posee 12 hélices α, 8 cadenas β y 4 giros.
Cada subunidad está constituida por un solo dominio proteico, cuya disposición puede ser clasificada como α+β (las secciones con α hélices y hojas β se encuentran separadas entre sí, formando dos regiones bien definidas).
Estructura terciaria La proteína adopta una conformación espacial globular en la cual los aminoácidos con características polares se encuentran dispuestos mayormente en la superficie proteica, esto aumenta su solubilidad en el solvente acuoso intracelular e impide su precipitación.
Reacción catalizada
La enzima timidilato sintasa cataliza la reacción de transferencia de un grupo metilo desde el N5,N10-metilenotetrahidrofolato al desoxiuridilato (dUMP). Como producto de esta reacción se obtiene timidilato (dTMP) y 7,8-dihidrofolato, el cual se libera de la enzima y se recicla, por medio del ciclo del folato, nuevamente a N5,N10-metilenotetrahidrofolato.
La reacción catalizada por la enzima timidilato sintasa es termodinámicamente favorable (ΔG<0) en condiciones fisiológicas y por ello no requiere el acoplamiento con otra reacción exergónica (como por ejemplo la hidrólisis de ATP) para ocurrir expontáneamente. Esto es ignorado en ciertas fuentes bibliográficas y por ello la enzima es llamada ocasionalmente, en forma errónea, "timidilato sintetasa".
Mecanismo de reacción La transferencia del grupo metilo desde el N5,N10-metilenotetrahidrofolato al desoxiuridilato (dUMP) ocurre mediante un mecanismo en el cual intervienen numerosas reorganizaciones electrónicas. La Cys195 de la enzima posee una importancia fundamental en el mecanismo, debido a que la adición de su grupo sulfuro en el C5 del dUMP aumenta la reactividad del sustrato favoreciendo el avance de la reacción hacia la formación de productos. centro|800px|miniatura|Mecanismo de la reacción catalizada por la enzima timidilato sintasa. Nótese que, como en todas las reacciones catalizadas (en este caso por una enzima), el estado final del catalizador es igual al inicial, y por ello, el ciclo se repite nuevamente luego de formarse los productos, siempre y cuando, existan sustratos disponibles y estos difundan hacia el sitio activo de la enzima.
Inhibidores
250px|miniatura|5-fluorodesoxiuridilato. Antimetabolito derivado del 5-fluorouracilo; compite con el dUMP por el sitio activo de la enzima TS, al cual se une en forma irreversible. Los inhibidores de la timidilato sintasa intervienen en el mecanismo de la reacción estabilizando alguna de las etapas, impidiendo de este modo la formación de productos. Estos compuestos son análogos al dUMP o al ácido fólico.
La inhibición de la enzima TS es utilizada como método para el tratamiento del cáncer, debido a que reduce la cantidad disponible de desoxitimidina 5'-trifosfato (dTTP) en el núcleo celular, aumentando de este modo la cantidad de aberraciones genéticas durante la replicación. Las células transformadas (cancerígenas) poseen un alto índice de replicación y por ello son especialmente sensibles a este tipo de inhibición.
5-fluorouracilo El 5-fluorouracilo, un importante agente quimioterapéutico, es convertido en la célula en 5-fluorodesoxiuridilato, un compuesto con analogía estructural al dUMP que al unirse a la enzima la inactiva.
Raltitrexed El Raltitrexed es un inhibidor análogo estructuralmente al ácido fólico que inhibe a la enzima al unirse a su sitio activo.
Otros inhibidores PemetrexedPemetrexed disodium. KEGG DRUG TegafurTegafur. KEGG DRUG CarmofurCarmofur. KEGG DRUG CapecitabinaCapecitabine. KEGG DRUG DoxifluridinaDoxifluridine. KEGG DRUG FloxuridinaFloxuridine. KEGG DRUG Metesind glucuronateMetesind glucuronate. KEGG DRUG
Referencias
Enlaces externos
. Completo diagrama de las rutas metabólicas confeccionado por la "Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KGG)".
Categoría:Metiltransferasas Categoría:EC 2.1.1