La uridina-citidina quinasa 2 (UCK2) es una enzima que en los seres humanos está codificada por el gen UCK2 . [5]
La proteína codificada por este gen cataliza la fosforilación de uridina y citidina en monofosfato de uridina (UMP) y monofosfato de citidina (CMP), respectivamente. Este es el primer paso en la producción de los nucleósidos trifosfatos de pirimidina necesarios para la síntesis de ARN y ADN. Además, un alelo de este gen puede desempeñar un papel en la mediación de la inmunidad no humoral contra Hemophilus influenzae tipo B. [5]
Contenido
1 Estructura y mecanismo
2 Especificidad del sustrato
3 Papel fisiológico
4 Relevancia de la enfermedad
5 Mapa de ruta interactivo
6 referencias
7 Lecturas adicionales
8 Enlaces externos
Estructura y mecanismo
La uridina-citidina quinasa 2 es un tetrámero con una masa molecular de aproximadamente 112 kDa. [6] En el monómero UCK2, el sitio activo está compuesto por una hoja β de cinco hebras , rodeada por cinco hélices α y un bucle en horquilla β . [7] El bucle de horquilla β, en particular, forma una parte significativa de una bolsa de unión profunda para el sustrato de uridina / citidina para moderar la unión y liberación de sustrato y productos. La especificidad de unión para los nucleósidos está determinada por los residuos His-117 y Tyr-112, que enlazan hidrógeno con el grupo 4-amino o el grupo 6-oxo de citidina y uridina, respectivamente.[7] Union magnesio está coordinado en el sitio activo por Glu-135, Ser-34 y Asp-62.
Mecanismo de fosforilación de uridina en el sitio activo de UCK2
El residuo Asp-62 es responsable de la actividad catalítica en el sitio activo de la enzima; [8] la cadena lateral ácida del residuo Asp-62 desprotona el grupo 5'-hidroxilo del sustrato y lo activa para atacar el γ-fósforo del ATP . [9] Los análisis estructurales han demostrado que la cadena lateral del Asp-62 catalítico cambia de conformación antes y después de la reacción. Se ha sugerido que este cambio conformacional ocurre después de la fosforilación, con el Asp-62 cargado negativamente alejándose del 5'-fosfato recién unido del producto UMP / CMP . [7]
Especificidad del sustrato
Aunque la uridina y la citidina son los sustratos fisiológicamente preferidos para la enzima, se ha demostrado que UCK2 fosforila otros análogos de nucleósidos . Los ejemplos de sustratos fosforilados con éxito incluyen 6-azauridina, 5-azacitidina, 4-tiouridina, 5-fluorocitidina y 5-hidroxiuridina . [10] Como alternativa al ATP, se ha demostrado que el GTP actúa de manera comparable como donante de fosfato. [11] Esta promiscuidad habilita el importante papel de UCK2 como un activador in vivo de profármacos nucleósidos clínicamente activos, como la cylcopentennylcytidine. [12]
A pesar de la flexibilidad para los diferentes análogos de nucleósidos, UCK es única entre otras quinasas de ácido nucleico en su especificidad por los análogos de ribosa sobre las formas 2'-desoxirribosa; mientras que otras proteínas de la familia de las quinasas NMP fosforilan indiscriminadamente tanto los desoxirribonucleósidos como los ribonucleósidos, UCK2 solo acepta ribonucleósidos. [6]Esta selectividad única puede ser inducida por mecanismos de ajuste y características estructurales que son exclusivas de UCK2 entre la familia de quinasas NMP. Los estudios han demostrado que la unión del resto de azúcar citidina / uridina da como resultado el cambio conformacional para reducir la distancia entre los residuos His-117 y Arg-176. Sin el grupo 2'-hidroxilo en el resto de azúcar, los enlaces de hidrógeno con Asp-84 y Arg-166 se reducirán en gran medida, lo que dará como resultado un cambio conformacional disminuido y una unión de sustrato debilitada. [6]
Papel fisiológico
Esquema del papel de UCK2 en el rescate de pirimidina
UCK2 es una de las dos uridina-citidina quinasas humanas. La otra proteína UCK es uridina-citidina quinasa 1, que comparte aproximadamente un 70% de identidad de secuencia con UCK2. [7] Si bien UCK1 se expresa de manera ubicua en una variedad de tejidos sanos, incluidos el hígado, el músculo esquelético y el corazón, UCK2 solo se ha detectado en el tejido placentario. [10] UCK2, sin embargo, es de particular interés científico debido a su sobreexpresión en líneas de células tumorales , [13] lo que lo convierte en un objetivo en los tratamientos contra el cáncer .
Los estudios que determinaron los parámetros cinéticos de Michaelis-Menten para estas enzimas revelaron que UCK2 tenía una afinidad de unión de cuatro a seis veces mayor , tasas máximas más rápidas y mayores eficiencias para los sustratos de uridina y citidina que UCK1. [10]
Sin embargo, ambas uridina-citidina quinasas desempeñan un papel crucial en la biosíntesis de los nucleótidos de pirimidina que componen el ARN y el ADN . La biosíntesis de pirimidina puede ocurrir a través de dos vías: síntesis de novo, que depende de la L- glutamina como precursora de la vía, y recuperación, que recicla uridina y citidina celulares. [14] UCK2 cataliza el primer paso del rescate de pirimidina y es la enzima que limita la velocidad en la vía. [15]
Relevancia de la enfermedad
UCK1 se expresa de forma ubicua en tejido sano, pero se encuentra en niveles bajos en tejidos tumorales. Por el contrario, UCK2 se ha detectado principalmente en células cancerosas y tejido placentario sano. La expresión selectiva en tejidos diana ha dado como resultado la identificación de UCK2 como diana en terapias contra el cáncer. [dieciséis]
Una estrategia para las terapias anticancerígenas y antivirales implica el uso de UCK2 para activar profármacos antitumorales a través de la fosforilación . [17] Como ejemplo, 1- (3-C-etinil-β-D-ribopentofuranosil) citosina (ECyd) y 1- (3-C-etinil-β-D-ribopentofuranosil) uridina (EUrd) son inhibidores de la ARN polimerasa que están bajo investigación para su uso como medicamentos contra el cáncer. [18] El nucleósido, sin embargo, sólo gana su actividad clínica después de tres fosforilaciones; por lo tanto, UCK2 juega un papel clave en el inicio de la activación del fármaco. Una estrategia alternativa implica la inhibición de UCK2 para bloquear el rescate de pirimidina en células cancerosas. [19]En ciertas líneas de células cancerosas, la biosíntesis de pirimidina se produce principalmente a través de la vía de rescate. [20] El bloqueo de la recuperación de pirimidina puede prevenir la biosíntesis de ADN y ARN, lo que reduce la proliferación celular.
Mapa de ruta interactivo
Haga clic en genes, proteínas y metabolitos a continuación para enlazar con los artículos respectivos. [§ 1]
^ El mapa de ruta interactivo se puede editar en WikiPathways: "FluoropyrimidineActivity_WP1601" .
Referencias
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enlaces externos
Descripción general de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : Q9BZX2 (uridina-citidina quinasa 2) en el PDBe-KB .
