Dihydrofolate reductase oder DHFR, ist ein Enzym, das dihydrofolic Säure auf tetrahydrofolic Säure mit NADPH als Elektronendonator reduziert, der zu den Arten von tetrahydrofolate cofactors verwendet in der 1-Kohlenstoff-Übertragungschemie umgewandelt werden kann. In Menschen wird das DHFR Enzym durch das DHFR Gen verschlüsselt.

Es wird im q11q22 Gebiet des Chromosoms 5 gefunden.

Bakterienart besitzt verschiedene DHFR Enzyme (gestützt auf ihrem Muster, diaminoheterocyclic Moleküle zu binden), aber Säugetier-DHFRs sind hoch ähnlich. Der plasmid-verschlüsselte DHFR (R67 dihydrofolate reductase) zeigt ein hohes Niveau des Widerstands gegen das Antibiotikum trimethoprim. Es ist ein homotetramer mit einer ungewöhnlichen Pore, die die aktive Seite enthält, die Mitte des Moleküls durchführend. Seine Struktur ist zu diesem von chromosomalen DHFRs ohne Beziehung.

Struktur

Eine acht gestrandete Hauptmit dem Betaplisseeplatte setzt die Haupteigenschaft aus der polypeptide Rückgrat-Falte von DHFR zusammen. Sieben dieser Ufer sind parallel und die achte Lauf-Antiparallele. Vier Alpha helices verbindet aufeinander folgende Beta-Ufer. Rückstände 9 - 24 werden "Met20" oder "Schleife 1" und zusammen mit anderen Schleifen genannt, sind ein Teil des Hauptsubgebiets, die die aktive Seite umgeben. Die aktive Seite ist im N-Terminal Hälfte der Folge gelegen, die erhaltenen Pro-Trp dipeptide einschließt; wie man gezeigt hat, ist der tryptophan an der Schwergängigkeit des Substrats durch das Enzym beteiligt worden.

Funktion

Dihydrofolate reductase wandelt dihydrofolate in tetrahydrofolate, Methyl-Gruppenpendelbus um, der für den de novo Synthese von purines, thymidylic Säure und bestimmte Aminosäuren erforderlich ist. Während der funktionelle dihydrofolate reductase Gen zum Chromosom 5 kartografisch dargestellt worden ist, hat vielfacher intronless Pseudogene bearbeitet, oder dihydrofolate reductase ähnliche Gene sind auf getrennten Chromosomen identifiziert worden.

Mechanismus

DHFR katalysiert die Übertragung eines hydride von NADPH bis dihydrofolate mit einem Begleiten protonation, um tetrahydrofolate zu erzeugen. Schließlich wird dihydrofolate auf tetrahydrofolate reduziert, und NADPH wird zu NADP + oxidiert. Die hohe Flexibilität von Met20 und anderen Schleifen in der Nähe von der aktiven Seite spielt eine Rolle in der Förderung der Ausgabe des Produktes, tetrahydrofolate. Insbesondere hilft die Met20 Schleife, den nicotinamide Ring des NADPH zu stabilisieren, um die Übertragung des hydride von NADPH bis dihydrofolate zu fördern.

Biologische Funktion

Gefunden in allen Organismen hat DHFR eine kritische Rolle in der Regulierung des Betrags von tetrahydrofolate in der Zelle. Tetrahydrofolate und seine Ableitungen sind für purine und thymidylate Synthese notwendig, die für die Zellproliferation und das Zellwachstum wichtig sind. DHFR spielt eine Hauptrolle in der Synthese von Nukleinsäure-Vorgängern, und es ist gezeigt worden, dass Mutationszellen, die völlig an DHFR Mangel haben, verlangen, dass glycine, ein purine und thymidine wächst.

Klinische Bedeutung

Mangel von Dihydrofolate reductase ist mit megaloblastic Anämie verbunden worden. Behandlung ist mit reduzierten Formen von folic Säure. Weil tetrahydrofolate, das Produkt dieser Reaktion, die aktive Form von folate in Menschen ist, kann die Hemmung von DHFR funktionellen folate Mangel verursachen. Seine Hauptrolle in der DNA-Vorgänger-Synthese, die mit seiner Hemmung durch Gegner wie trimethoprim und methotrexate verbunden ist, die als antibakteriell oder Antikrebs-Agenten verwendet werden, hat DHFR ein Ziel der Antikrebs-Chemotherapie gemacht. Jedoch hat sich Widerstand gegen einige Rauschgifte infolge Änderungen in DHFR selbst entwickelt.

Therapeutische Anwendung und Krankheitsrelevanz

Da folate durch das schnelle Teilen von Zellen erforderlich ist, um thymine zu machen, kann diese Wirkung zum therapeutischen Vorteil verwendet werden.

DHFR kann in der Behandlung des Krebses ins Visier genommen werden. DHFR ist für die Niveaus von tetrahydrofolate in einer Zelle verantwortlich, und die Hemmung von DHFR kann das Wachstum und die Proliferation von Zellen beschränken, die für den Krebs charakteristisch sind. Methotrexate, ein Wettbewerbshemmstoff von DHFR, ist ein solches Antikrebs-Rauschgift, das DHFR hemmt. Andere Rauschgifte schließen trimethoprim und pyrimethamine ein. Diese drei werden als Antigeschwulst und antimikrobische Agenten weit verwendet. Ob diese starke Antikrebs-Agenten sind, ist unklar.

Trimethoprim hat sich gezeigt, um Tätigkeit gegen eine Vielfalt von mit dem Gramm positivem bakteriellem pathogens zu haben. Jedoch kann der Widerstand gegen trimethoprim und andere auf DHFR gerichtete Rauschgifte wegen einer Vielfalt von Mechanismen entstehen, den Erfolg ihres therapeutischen Gebrauches beschränkend. Widerstand kann aus der DHFR Generweiterung, den Veränderungen in DHFR, der Abnahme im Auffassungsvermögen der Rauschgifte, unter anderen entstehen. Trotzdem, trimethoprim und sulfamethoxazole in der Kombination ist als ein Antibakterienagent seit Jahrzehnten verwendet worden.

Säure von Folic ist für das Wachstum notwendig, und der Pfad des Metabolismus von folic Säure ist ein Ziel in sich entwickelnden Behandlungen für Krebs. DHFR ist ein solches Ziel. Wie man zeigte, haben eine Regierung von fluorouracil, doxorubicin, und methotrexate Überleben in Patienten mit fortgeschrittenem Magenkrebs verlängert. Weitere Studien in Hemmstoffe von DHFR können zu mehr Weisen führen, Krebs zu behandeln.

Anwendung als ein Forschungswerkzeug

DHFR ist als ein Werkzeug verwendet worden, um Wechselwirkungen des Protein-Proteins in einer Fertigstellungsfeinprobe des Protein-Bruchstücks (PCA) zu entdecken.

Wechselwirkungen

gezeigt hat, hat Dihydrofolate reductase mit GroEL und Mdm2 aufeinander gewirkt.

Interaktive Pfad-Karte

Weiterführende Literatur

Links

• 1988 Vortrag von Nobel in der Medizin
• Proteopedia: Dihydrofolate reductase