тимидиловый нукеотид. Синтез тимидиловых нуклеотидов
 Скачать 86.23 Kb.
|
|
Синтез тимидиловых нуклеотидов. Тимидиловые нуклеотиды (тимидиловая кислота – дТМФ) входят в состав ДНК, содержащей дезоксирибозу, т. е. являются дезоксирибонуклеотидами. Синтез дезоксирибонуклеотидов начинается не со свободной дезоксирибозы, а путем прямого восстановления рибонуклеотидов у 2'-го атома углерода. Для синтеза тимидиловых нуклеотидов, помимо дезоксирибозы, требуется также метилированное производное урацила – тимин. В клетках имеется особый фермент тимидилатсинтаза, катализирующая метилирование не свободного урацила, а дУМФ – (дезоксиуридиловая кислота). Образование субстрата тимидилатсинтазной реакции - дУМФ осуществляется двумя путями:
 Реакция синтеза тимидилового нуклеотида протекает по уравнению:  Из образовавшегося ТМФ путем фосфорилирования образуются дТДФ и дTТФ. Донором метильной группы, появляющейся в 5-положении пиримидинового кольца в молекуле дТМФ, в тимидилатсинтазной реакции является N5,N10-метилен-ТГФК (метилен-Н4-фолат), которая одновременно отдает и водородный протон, поэтому одним из конечных продуктов реакции является дигидрофолиевая кислота (ДГФК или Н2-фолат), которая вновь восстанавливается до ТГФК (тетрагидрофолиевой кислоты) под действием НАДФН-зависимой дигидрофолат-редуктазы. А далее уже другой фермент серинтрансоксиметилаза переносит на тетрагидрофолиевую кислоту формильный остаток от серина, превращая последний в глицин. Регенерация N5,N10–СН2–ТГФК, собственно ее биосинтез, представляет определенный интерес. Оказалось, что этот синтез требует участия аминокислоты серина (донор метильной группы) и пиридоксальфосфат-содержащего фермента сериноксиметилтрансферазы в соответствии с уравнением:  Применение противоопухолевых препаратов и блокирование реакции синтеза тимидилового нуклеотида препаратами. Ферменты тимидилатсинтетаза и дигидрофолатредуктаза, существенно влияющие на скорость образования тиминовых нуклеотидов, являются активными инициаторами синтеза ДНК. При понижении их активности замедляется или прекращается образование дезокситимидиловой кислоты, что далее вызывает прекращение синтеза ДНК. Подбирая эффективно действующие ингибиторы этих ферментов, можно при необходимости направленно подавлять синтез ДНК в клетках организма. Такие ингибиторы положены в основу химиотерапии рака, так как способны подавлять развитие раковых клеток, в которых интенсивно происходит синтез ДНК. В активно пролиферирующих злокачественных клетках исключительно важное физиологическое значение имеет циклическое превращение дигидрофолиевой кислоты (ДГФК), сопряженное с синтезом тимидилата в цепи реакции 1—3:   Блокирование синтеза тимидилата в популяции клеток с высоким митотическим индексом приводит к блокированию биосинтеза ДНК и быстрой гибели клеток, которые лишены возможности делиться. Естественно, что достаточно эффективное торможение любого из трех ключевых ферментов цикла фолиевой кислоты, функционально связанных с синтезом тимидилата (ТГФК-дегидрогеназа, СОМТ, тимидилатсинтетаза), должно приводить к сходному физиологическому эффекту и подавлять рост опухоли и образование быстро делящихся лейкозных клеток в костном мозге. Как известно, исследования в области молекулярных основ торможения ТГФК-дегидрогеназы и тимидилатсинтетазы субстратоподобными ингибиторами привели к внедрению в практику ряда специфических антиметаболитов, которые находят широкое применение в качестве противоопухолевых и противолейкозных средств. Ингибиторы тимидилатсинтетазы (TS): Тимидилатсинтетаза является привлекательной мишенью для препаратов, избирательно ингибирующих образование тимидинмонофосфата из дезоксиуридинмонофосфата. Ральтитрекст эффективен при лечении обширных колоректальных раков, а также рака молочной железы и яичников. 5-Фторурацил для химиотерапии рака: В этом соединении атом водорода в цикле урацила замещен атомом фтора. Молекула 5-ФУ вступает во многие реакции, обычно протекающие с участием урацила. Предварительно 5-фторурацил должен активироваться, образуя 5-фтор-2-дезоксиуридин монофосфат (FdUMP). Превращение 5-ФУ в FdUMP может осуществляться различными путями, и устойчивость клеток к препарату связана с пониженной активностью ферментов, участвующих в этом превращении. FdUMP блокирует синтез ДНК, связываясь с ферментом TS и инактивируя его. Фолиновая кислота усиливает активность 5-ФУ, стабилизируя связывание FdUMP с TS, и используется как средство, увеличивающее эффективность 5-ФУ. Такая комбинация препаратов приводит к увеличению эффективности химиотерапии при метастазирующих колоректальных раках. 5-Фторурацил также включается в РНК, однако роль этого процесса в проявлении цитотоксического действия препарата остается неизвестной. 5-Фторурацил проявляет большую токсичность в отношении пролиферирующих клеток (т. е. является препаратом, специфичным для S-фазы). Однако эффект его, вероятно, не связан с определенной стадией цикла. Для восстановления клеток от действия 5-ФУ необходим синтез TS и нормального субстрата дезоксиуридинмонофосфата. Фтордезоксиуридин. Фтордезоксиуридин (фторурацилдезоксирибоза, ФУдР) обратимо ингибирует синтез ДНК. ФУдР фосфорилируется клеточной тимидинкиназой, превращаясь в аналог тимидиловой кислоты (дТМФ). В фосфорилированной форме ФУдР подавляет активность тимидилатсинтетазы, которая в норме катализирует эндогенный синтез дТМФ из дУМФ. Внутриклеточный фонд тимидина в большей части культивируемых клеток животных, очевидно, слишком низок, чтобы служить источником дТМФ. Подавления тимидилатсинтетазной активности можно избежать прямым фосфорилированием тимидина, если клетка получает тимидин либо в результате деградации ДНК, либо при наличии свободного тимидина в среде. При использовании ФУдР целесообразно в то же самое время добавлять избыток дезоксиуридина; если ФУдР распадается внутри клетки с образованием фторурацила и дезоксирибозы, дезоксиуридин будет конкурентно подавлять образование фторуридина и его включение в РНК. Томудекс - противоопухолевое средство, антиметаболит, прямой и специфический ингибитор тимидилатсинтетазы (ТС) - ключевого фермента в синтезе de novo тимидинтрифосфата - нуклеотида, необходимого для синтеза ДНК. Оказывает цитостатическое действие. Ингибирование ТС ведет к фрагментации ДНК и гибели клетки. Ралтитрексид (Raltitrexed)- Противоопухолевое средство, антиметаболит, прямой и специфический ингибитор тимидилатсинтетазы (ТС) - ключевого фермента в синтезе de novo тимидинтрифосфата - нуклеотида, необходимого для синтеза ДНК. Оказывает цитостатическое действие. Ингибирование ТС ведет к фрагментации ДНК и гибели клетки. Транспортируется в клетку с помощью восстановленного переносчика фолатов, посредством фермента фолилполиглутаматсинтетазы экстенсивно подвергается полиглутатимированию до полиглутамата, который удерживается в клетке и является мощным ингибитором ТС. Полиглутамирование ралтитрекседа усиливает его ингибирующую активность по отношению к ТС и увеличивает продолжительность этого действия, что повышает противоопухолевый эффект препарата, но также способствует усилению его токсичности из-за задержки в нормальных тканях. Ингибиторы дигидрофолатредуктаза: Дигидрофолат-редуктаза — один из ключевых ферментов во внутриклеточном метаболизме фолатов, необходимый для восстановления дигидрофолиевой кислоты до активной коферментной формы витамина — тетрагидрофолиевой кислоты. Дигидрофолиевая кислота образуется в процессе каталитического превращения дУМФ (урацил-монофосфата) в дТМФ (тимидил-монофосфат), осуществляемого при участии фермента тимидилат-синтетазы, коферментом которого является тетрагидрофолиевая кислота. Дигидрофолат-редуктаза затем восстанавливает дигидрофолиевую кислоту до тетрагидрофолиевой кислоты, которая может немедленно вновь вступить в донорский пул фолатов клетки и снова быть использована в каталитических реакциях, опосредуемых той же тимидилат-синтетазой или другим фолат-зависимым ферментом. Наиболее мощным ингибитором дигидрофолат-редуктазы в клетках человека и животных является метотрексат — противоопухолевый препарат из группы антиметаболитов, антагонист фолиевой кислоты. Менее сильной ингибирующей активностью в отношении дигидрофолат-редуктазы человека и животных являются триметоприм, пириметамин, применяемые соответственно как антибактериальное и антипротозойное средства. |