Hispanopedia WikiEl difosfato de timidina ( TDP ) o difosfato de desoxitimidina ( dTDP ) (también pirofosfato de timidina , dTPP ) es un nucleótido difosfato . Es un éster del ácido pirofosfórico con el nucleósido timidina . El dTDP consta del grupo pirofosfato , el azúcar pentosa ribosa y la nucleobase timina . A diferencia de otros desoxirribonucleótidos , el difosfato de timidina no siempre lleva el prefijo "desoxi" en su nombre. [ 1 ]
Estructura y propiedades
El timidina difosfato contiene un anillo de β-D-2′-desoxirribofuranosa unido a una base de timina pirimidina mediante un enlace β-N1-glucosídico, incluyendo una cadena de difosfato unida a la posición 5' del azúcar. En solución acuosa, el grupo pirofosfato se ioniza extensamente a pH fisiológico y es capaz de coordinarse con iones metálicos divalentes como el Mg²⁺, lo cual es necesario para muchas enzimas que procesan nucleótidos. Mediante el análisis de estructuras cristalinas de enzimas unidas a TDP o al análogo antiviral azido-timidina fosfato, se observa que un conjunto conservado de residuos de lisina, histidina y arginina permite que el nucleótido se posicione correctamente en el sitio activo. [ 2 ]
Biosíntesis y metabolismo
Intermediario en la síntesis de dTTP
En la mayoría de los organismos, el timidina difosfato es un intermediario en la formación del timidina trifosfato (dTTP), un precursor del sustrato para la síntesis de ADN. Investigaciones iniciales realizadas en extractos tumorales concluyeron que las quinasas dependientes de ATP eran responsables de la fosforilación del timidina monofosfato (dTMP); primero a timidina difosfato y luego a dTTP. Se observó que el dTDP se acumulaba poco debido a su rápida conversión a dTTP, lo que estableció que la variante difosfato era un precursor inmediato del dTTP en células de mamíferos. [ 2 ]
El difosfato de timidina también se encuentra en la vía de recuperación, donde la timidina es fosforilada por la timidina quinasa a dTMP, que luego es fosforilado por las quinasas de nucleótido difosfato. El análisis de las quinasas de timidina ha utilizado análogos de bisustrato que contienen TDP para inducir cambios conformacionales asociados con la transferencia de fosfato. [ 3 ]
Función en la homeostasis de los nucleótidos de timidina y la biología de los telómeros.
Un equilibrio adecuado de monofosfatos, difosfatos y trifosfatos de timidina es crucial para la replicación y reparación precisas del ADN. Se ha descubierto que el nucleótido de timidina participa en diversas vías metabólicas mediante el análisis funcional del genoma completo de células humanas. Enzimas como la timidina quinasa 1 (TK1), la timidilato sintasa (TYMS) y la trifosfohidrolasa SAMHD1 ayudan a regular la longitud de los telómeros y están reguladas por el TDP. Las alteraciones que reducen la producción de dTDP y dTTP provocan el acortamiento de los telómeros, mientras que la pérdida de SAMHD1 conduce al alargamiento de los telómeros. La suplementación con timidina o la manipulación de las enzimas que regulan los niveles de dTDP/dTTP pueden restaurar la longitud de los telómeros en casos de trastornos de la biología telomérica, lo que subraya la importancia del metabolismo del nucleótido de timidina en la regulación de los telómeros humanos. [ 4 ]
Función en la biosíntesis bacteriana de nucleótidos de azúcar.
En especies bacterianas muy extendidas, el timidina difosfato es un componente de un donador de azúcar activado más grande, como la dTDP-rammosa. La dTDP-rammosa, en particular, se genera a partir de glucosa-1-fosfato utilizando dTTP a través de una vía conservada de cuatro enzimas. Estas cuatro enzimas incluyen RmlA-D; RmlA (glucosa-1-fosfato timidiltransferasa) forma dTDP-D-glucosa, que luego se convierte en un intermediario dTDP-6-desoxi-D-xilo-4-hexulosa a través de RmlB (4,6-deshidratasa). Este intermediario se convierte luego en dTDP-L-rammosa a través de las enzimas RmlC (3,5-epimerasa) y RmlD (4-reductasa). [ 5 ]
La dTDP-L-rammosa es un precursor crucial de las estructuras polisacáridas que contienen rammosa, presentes en las paredes celulares y las estructuras superficiales de diversos patógenos Gram positivos y Gram negativos, como los estreptococos y Mycobacterium tuberculosis. La alteración en la regulación de la enzima Rml afecta la integridad de la pared celular y la virulencia, lo que subraya la importancia de los azúcares unidos a dTDP en la fisiología bacteriana. [ 5 ]
Biología estructural e interacciones enzimáticas
El difosfato de timidina es un sustrato comúnmente utilizado en experimentos que estudian las enzimas de procesamiento de nucleótidos. Las estructuras cristalinas obtenidas de la nucleósido difosfato quinasa (NDPK) con TDP o azido-timina difosfato revelan cómo el nucleótido se une al sitio activo y cómo el grupo difosfato se transfiere a otros nucleósido difosfatos. La utilización de azido-timidina difosfato reveló que el sustituyente 3'-azido desplaza una lisina catalíticamente crucial e interrumpe el enlace de hidrógeno entre el oxígeno del grupo fosfato B y γ, lo que explica por qué el fármaco proviral AZT es un sustrato deficiente para convertirse en su forma trifosfato a través de la NDPK. Estos estudios han proporcionado información sobre cómo las quinasas reconocen las variantes de timidina frente a timidilato y cómo se distinguen entre sí las formas mono, di y trifosfato. [ 6 ]
Relevancia farmacológica y biomédica
Debido a la relevancia de los fosfatos de timidina en la vía de recuperación, la síntesis de nucleótidos y las vías metabólicas de azúcares y nucleótidos, las enzimas que producen o consumen TDP se consideran posibles dianas farmacológicas. En células humanas, la alteración del metabolismo de los nucleótidos de timidina puede influir en la elongación de los telómeros, lo que sugiere que la posibilidad de explotar vías que involucran dTDP y dTTP podría ser útil en el tratamiento de trastornos de la biología de los telómeros y el cáncer, donde la longitud de los telómeros no está regulada. [ 4 ]
En bacterias, la vía de la dTDP-L-rammosa es esencial para la viabilidad de varios patógenos. Se han utilizado ensayos que monitorizan la conversión de dTDP-glucosa a dTDP-L-rammosa mediante el consumo de NADPH para identificar posibles inhibidores de las enzimas Rml. Se ha demostrado que algunos de estos compuestos inhiben el crecimiento generalizado de M. tuberculosis en cultivos, lo que demuestra la viabilidad de dirigir la biosíntesis de azúcares TDP para el desarrollo de antibióticos. La escasa capacidad del azido-timidina difosfato para convertirse en su forma trifosfato también ha aportado información para el diseño de análogos de nucleósidos con perfiles de activación mejorados. [ 5 ]
Véase también
Referencias
- ↑ Coghill, Anne M.; Garson, Lorrin R., eds. (2006). The ACS style guide: effective communication of scientific diphosphates information (3.ª ed.). Washington, DC: American Chemical Society. p . 244. ISBN 978-0-8412-3999-9.
- 1 2 Ives, DH (febrero de 1965). "Evidencia de que el difosfato de timidina es el precursor del trifosfato de timidina en tumores. Transferencia del fosfato terminal del trifosfato de adenosina al timidilato" . The Journal of Biological Chemistry . 240 : 819–824 . ISSN 0021-9258 . PMID 14275141 .
- ↑ Gardberg, Anna; Shuvalova, Ludmilla; Monnerjahn, Christian; Konrad, Manfred; Lavie, Arnon (2003-10-01). "Base estructural de la actividad dual de timidina y timidilato quinasa de las timidina quinasas del herpes" . Structure . 11 (10): 1265– 1277. doi : 10.1016/j.str.2003.09.003 . ISSN 0969-2126 .
- 1 2 Mannherz, William; Agarwal, Suneet (abril de 2023). "El metabolismo de los nucleótidos de timidina controla la longitud de los telómeros humanos" . Nature Genetics . 55 (4): 568– 580. doi : 10.1038/s41588-023-01339-5 . ISSN 1546-1718 .
- 1 2 3 Ma, Y.; Stern, RJ; Scherman, MS; Vissa, VD; Yan, W.; Jones, VC; Zhang, F.; Franzblau, SG; Lewis, WH; McNeil, MR (mayo de 2001). "Fármacos dirigidos a la síntesis de la pared celular de Mycobacterium tuberculosis: genética de las enzimas sintéticas de dTDP-ramnosa y desarrollo de una prueba de detección basada en placas de microtitulación para inhibidores de la conversión de dTDP-glucosa a dTDP-ramnosa" . Antimicrobial Agents and Chemotherapy . 45 (5): 1407– 1416. doi : 10.1128/AAC.45.5.1407-1416.2001 . ISSN 0066-4804 . PMC 90481. PMID 11302803 .
- ↑ Xu, Yingwu; Sellam, Olivier; Moréra, Solange; Sarfati, Simon; Biondi, Ricardo; Véron, Michel; Janin, Joël (1997-07-08). "Análisis de rayos X de la unión del difosfato de azidotimidina a la nucleósido difosfato quinasa" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 94 (14): 7162– 7165. doi : 10.1073/pnas.94.14.7162 .
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