La desoxicitidina quinasa ( dCK ) es una enzima codificada por el gen DCK en humanos . [5] La dCK fosforila predominantemente la desoxicitidina (dC) y convierte la dC en monofosfato de desoxicitidina . La dCK cataliza uno de los pasos iniciales en la vía de rescate de nucleósidos [6] y tiene el potencial de fosforilar otros nucleósidos preformados, específicamente desoxiadenosina (dA) y desoxiguanosina (dG), y convertirlos en sus formas de monofosfato. [7]Recientemente, ha habido un interés de investigación biomédica en investigar el potencial de la dCK como diana terapéutica para diferentes tipos de cáncer . [6] [7] [8]
DCK | |||||||||||||||||||||||||
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Identificadores | |||||||||||||||||||||||||
Alias | DCK , entrez: 1633, desoxicitidina quinasa | ||||||||||||||||||||||||
Identificaciones externas | OMIM : 125450 MGI : 102726 HomoloGene : 616 GeneCards : DCK | ||||||||||||||||||||||||
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Ortólogos | |||||||||||||||||||||||||
Especies | Humano | Ratón | |||||||||||||||||||||||
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Ubicación (UCSC) | Crónicas 4: 70,99 - 71,03 Mb | Crónicas 5: 88,76 - 88,78 Mb | |||||||||||||||||||||||
Búsqueda en PubMed | [3] | [4] | |||||||||||||||||||||||
Wikidata | |||||||||||||||||||||||||
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Estructura
dCK es un homodímero en el que cada subunidad de monómero consta de múltiples hélices alfa que rodean un núcleo de hoja beta . [9] [7] [10] Cada subunidad incluye un sitio de unión al donante de nucleótidos, un sitio de unión al aceptor de nucleótidos, un bucle de detección de bases de nucleótidos (240-254 residuos), una región de inserción (12-15 residuos) que conecta las hélices 2 y 3. [ 9] [10] dCK tiene varias conformaciones de proteínas diferentes, pero su conformación depende del nucleósido o nucleótido al que se une. La dCK puede unirse a ADP, ATP, UDP o UTP (donantes de grupos fosforilo), pero la unión de UDP / UTP cambia la conformación de la enzima reordenando el bucle de detección de la base de nucleótidos en comparación con la conformación de la dCK cuando se une a ATP. Este cambio en la conformación cuando un donante de fosforilo específico se une en el sitio de unión de nucleótidos determina qué nucleósido puede unirse en el sitio de unión de nucleósidos. [9] [10] Por ejemplo, se ha observado que cuando dCK se une a ADP, dCK adquiere una conformación "cerrada" o un sitio de unión de nucleósidos más compacto donde el ácido glutámico 53 (Glu53) se acerca para interactuar directamente con el grupo hidroxilo 5 'del nucleósido. [9] [10]
- Una hipótesis para la funcionalidad de la conformación "abierta" es que la conformación "abierta" puede ayudar en la unión inicial de nucleósidos y la liberación del producto monofosfato [9].
Función
La desoxicitidina quinasa (dCK) fosforila varios desoxirribonucleósidos y sus análogos de nucleósidos (un nucleósido con un azúcar y un sustituto o análogo de base de ácido nucleico diferente que tiene propiedades únicas cuando se modifica) utilizando grupos fosfato de ATP y UTP . [9] [10] Más específicamente, la dCK agrega el primer grupo fosforilo a los nucleósidos preformados y generalmente es la enzima limitante del proceso general de conversión de nucleósidos en su forma de desoxinucleósido trifosfato, o forma de nucleótido , en la ruta de rescate de nucleósidos. [10] A continuación se muestra una ruta simplificada que muestra el papel de dCK en la síntesis de nucleótidos utilizando la ruta de rescate de nucleósidos. [8] [11]
Glu53 realiza catálisis básica para desprotonar el grupo hidroxilo, lo que permite que el oxígeno ahora nucleófilo del grupo hidroxilo 5 'del nucleósido ataque el extremo de la cadena de fosfato (gamma fosfato) en el donante de fosforilo (por ejemplo, ATP o UTP). Esto ha considerado la conformación "cerrada" como la conformación catalíticamente activa ya que cataliza la transferencia de fosforilo entre los donantes de fosforilo y los nucleósidos receptores. [9] De manera similar, la conformación "abierta" generalmente se conoce como la forma catalíticamente inactiva ya que Glu53 no está muy cerca del grupo hidroxilo del nucleósido 5 'y no catalizará la transferencia de fosforilo. [9]
Regulación
Un método para regular tanto la actividad catalítica como la especificidad del sustrato es una modificación postraduccional en la Serina 74, un residuo en la región de inserción en cada una de las subunidades individuales de dCK. [9] Aunque la serina 74 está lejos del sitio activo de la dCK, la fosforilación de la serina 74 (Ser74) en la dCK provoca un cambio en la conformación de la enzima e influye en la cinética de la enzima. Más específicamente, la fosforilación de Ser74 favorece que dCK adopte su conformación abierta (inactiva) y permita que dCK se vuelva más competente en la unión y liberación de nucleósidos pero restringe la dCK de transferir grupos fosforilo. La conformación cerrada (activa) de dCK permite que dCK transfiera grupos fosforilo, pero no se una o libere nucleósidos. Los estados "abierto" y "cerrado" se refieren al sitio de unión de nucleósidos en dCK. [9]
Biosíntesis de nucleótidos
dCK es una enzima clave en la vía de rescate de nucleósidos (NSP). Más específicamente, esta vía recicla nucleósidos preformados de moléculas de ADN degradantes para sintetizar dNTP para la célula. La vía de rescate de nucleósidos puede actuar como una vía alternativa para producir nucleótidos (dNTP) en caso de regulación negativa de la vía de novo . [6] Es decir, la vía de rescate (y por lo tanto la dCK) se regula al alza cuando la vía de novo se regula a la baja o se inhibe para compensar la pérdida en la producción de nucleótidos. Tanto la vía de novo (DNP) como la vía de rescate de nucleósidos (NSP) son vías anabólicas que producen desoxirribonucleótidos trifosfatos (dNTP) o nucleótidos, los monómeros que componen el ADN.
Implicaciones terapéuticas
La deficiencia de dCK se asocia con resistencia a agentes quimioterapéuticos antivirales y anticancerosos. Por el contrario, el aumento de la actividad de la desoxicitidina quinasa se asocia con un aumento de la activación de estos agentes a derivados de trifosfato de nucleósidos citotóxicos. La dCK es clínicamente importante debido a su relación con la resistencia y la sensibilidad a los fármacos. [5] la actividad enzimática de Manipulación de dCK se ha demostrado que tiene una fuerte correlación en la sensibilización de las células a los efectos de otros fármacos (inhibidores por ejemplo RNR, [6] gemcitabina) o tratamientos (por ejemplo, radiación ionizante) [11] y por lo tanto más terapias de combinación son Actualmente se ha estudiado para reducir los mecanismos de resistencia biológica y la tolerancia a fármacos en pacientes. [6] [11] [12]
Por ejemplo, la gemcitabina es un análogo de nucleósido de pirimidina aprobado por la FDA y un profármaco basado en la actividad dCK que se ha utilizado para tratar el cáncer de páncreas, mama, vejiga y pulmón de células no pequeñas. [8] [11] Mecánicamente, dCK, que capta nucleósidos preformados, agrega el primer grupo fosforilo en dFdC (la forma original de gemcitabina como un análogo de desoxicitidina) para convertirlo en dFdCMP, su forma de monofosfato. [8] [11] La citidilato quinasa o UMP-CMP quinasa luego agrega el segundo grupo fosforilo para formar dFdCDP (forma de difosfato de gemcitabina), que puede inhibir la ribonucleótido reductasa . La nucleósido-difosfato quinasa o nucleósido quinasa A agrega el tercer grupo fosforilo para formar dFdCTP (forma trifosfato de gemcitabina) que es la forma activa de gemcitabina que inhibe tanto la desoxicitidilato desaminasa como la ADN polimerasa. [8] Aunque la gemcitabina se ha utilizado ampliamente para tratar tumores sólidos durante más de una década, se ha observado que los pacientes que toman gemcitabina sola ( monoterapia ) desarrollan quimiorresistencia al fármaco. [8] [11]
Ver también
- Fosforilasa de nucleósidos
Referencias
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Otras lecturas
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enlaces externos
- Deoxicitidina + quinasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .