La dihidroorotato deshidrogenasa ( DHODH ) es una enzima que en humanos está codificada por el gen DHODH en el cromosoma 16. La proteína codificada por este gen cataliza el cuarto paso enzimático, la oxidación de dihidroorotato a orotato mediada por ubiquinona , en la biosíntesis de pirimidina de novo . Esta proteína es una proteína mitocondrial ubicada en la superficie externa de la membrana mitocondrial interna (IMM). [1] Los inhibidores de esta enzima se usan para tratar enfermedades autoinmunes como artritis reumatoide [2]
DHODH puede variar en contenido de cofactor , estado oligomérico, localización subcelular y asociación de membrana . Una alineación de secuencia general de estas variantes de DHODH presenta dos clases de DHODH: la Clase 1 citosólica y la Clase 2 unida a la membrana. En la Clase 1 DHODH, un residuo básico de cisteína cataliza la reacción de oxidación , mientras que en la Clase 2, la serina sirve este catalítico. función. Estructuralmente, los DHODH de clase 1 también se pueden dividir en dos subclases, una de las cuales forma homodímeros y usa fumarato como su aceptor de electrones , y la otra que forma heterotetrámeros.y usa NAD+ como su aceptor de electrones. Esta segunda subclase contiene una subunidad de adición (PyrK) que contiene un grupo de hierro y azufre y un dinucleótido de flavina y adenina (FAD). Mientras tanto, los DHODH de clase 2 utilizan coenzima Q / ubiquinonas como oxidante . [2]
En los eucariotas superiores , esta clase de DHODH contiene una señal bipartita N-terminal que comprende una secuencia catiónica anfipática dirigida a la mitocondria de aproximadamente 30 residuos y una secuencia hidrofóbica transmembrana . La secuencia dirigida es responsable de la localización de esta proteína en el IMM, posiblemente reclutando el aparato de importación y mediando el transporte impulsado por ΔΨ a través de las membranas mitocondriales internas y externas , mientras que la secuencia transmembrana es esencial para su inserción en el IMM. [2] [3] Esta secuencia es adyacente a un par deα-hélices , α1 y α2, que están conectadas por un bucle corto. Juntos, este par forma un embudo hidrofóbico que se sugiere que sirva como sitio de inserción para la ubiquinona , junto con la cavidad de unión de FMN en el C-terminal . [2] Los dos dominios terminales están directamente conectados por un bucle extendido. El dominio C-terminal es el más grande de los dos y se pliega en una estructura de barril α/β conservada con un núcleo de ocho hebras β paralelas rodeadas por ocho hélices α. [2] [4]
La DHODH humana es una flavoproteína FMN ubicua . En bacterias (gen pyrD), se encuentra en el lado interno de la membrana citosólica . En algunas levaduras, como en Saccharomyces cerevisiae (gen URA1), es una proteína citosólica, mientras que en otros eucariotas se encuentra en la mitocondria. [5] También es la única enzima en la ruta de biosíntesis de pirimidina ubicada en la mitocondria en lugar del citosol. [4]
Como enzima asociada con la cadena de transporte de electrones , DHODH vincula la bioenergética mitocondrial, la proliferación celular, la producción de ROS y la apoptosis en ciertos tipos de células. El agotamiento de DHODH también dio como resultado una mayor producción de ROS, una disminución del potencial de membrana y un retraso en el crecimiento celular. [4] Además, debido a su papel en la síntesis de ADN , la inhibición de DHODH puede proporcionar un medio para regular el alargamiento de la transcripción . [6]
En las especies de mamíferos, DHODH cataliza el cuarto paso en la biosíntesis de pirimidina de novo, que implica la oxidación mediada por ubiquinona de dihidroorotato a orotato y la reducción de FMN a mononucleótido de dihidroflavina (FMNH2):