Рибонуклеозиддифосфатредуктаза (1.17.4.1)

Карта белка рибонуклеозиддифосфатредуктазы

EC 1.17.4.1

Рекомендуемое название - рибонуклеозиддифосфатредуктаза. Другие названия - рибонуклеозид-5'-дифосфатредуктаза, рибонуклеотид- редуктаза. Систематическое название - - 2'-дезоксирибонуклеозид-5'-дифосфат:окисленный тиоредоксин-2'-окидо- редуктаза. Катализирует восстановление ADP и CDP до дезокси дифосфатов.

Рибонуклеозиддифосфат редуктаза, состоит из двух неидентичных субъединиц М1(связывающая аллостерические эффекторы) и М2 (содержащая негемовое железо )

Рибонуклеозиддифосфат редуктаза млекопитающих играет ключевую роль в синтезе ДНК, поскольку она единственный фермент, катализирующий восстановление de novo рибонуклеозиддифосфатов до соответствующих дезоксирибонуклеозиддифосфатов, требующихся для синтеза ДНК [ Cory J.G.,1986 ].

Уникальной особенностью ферментативного восстановления рибонуклеотидов является то, что одну и ту же реакцию у различных организмов катализируют рибонуклеотидредуктазы, отличающиеся между собой кофакторами и уровнем фосфорилирования субстратов [ Stubbe J.,1990 ].

У млекопитающих, в том числе и у человека, а также у некоторых растений и бактерий E.coli существует рибонуклеозиддифосфатредуктаза, катализирующая перенос водорода с участием негемового железа [ Harder J.,1987 ].

У организмов низшей ступени развития, например у граммположительных бактерий Lactobaeillus beischmania реакцию восстановления рибонуклеотидов катализирует рибонуклеозидтрифосфатредуктаза (КФ 1.17.4.2) на уровне рибонуклеозидтрифосфатов и в качестве кофермента использует 5'-дезокси аденозинкобаламин [ Blakley R.L.,1965 ]. У некоторых бактерий открыта рибонуклеотидредуктаза, требующая в качестве кофактора ионы Mn2+ [ Auling G.,1980 ] или S-аденозилметионин [ Elisson R.,1990 ].

Рибонуклеозиддифосфатредуктаза очищена из вилочковой железы быка [ Thelander L.,1980 ], лимфобласт человека [ Chang C-H.,1979 ], клеток асцитного рака Эрлиха, клеток асцитной гепатомы Новикова крысы [ Moore E.C.,1977 ] и костного мозга кролика [ Hopper S.,1972 ].

Фермент состоит из двух неидентичных субъединиц:большой М1, имеющей молекулярную массу 170 кДа и малой М2, имеющей молекулярную массу 88 кДа [ Thelander L.,1989 ]. Ни одна из субъединиц не обладает ферментативной активностью; для проявления ферментативной активности необходимо присутствие обеих субъединиц в стехиометрии 1:1 [ Cory J.G.,1978 ]. Обе субъединицы М1 и М2 являются димерами и состоят из идентичных или близко идентичных полипептидов.

Фермент катализирует восстановленипе всех четырех нуклеозиддифосфатов. Отметим, что такая структура и субстратная специфичность рибонуклеозиддифосфатредуктазы характерна для фермента из E.coli , вилочковой железы быка, [ Thelander L.,1980 ], лимфомных клеток мыши [ Caras I.W.,1985 ] и, возможно, лимфобласт человека [ Chang C.H.,1979 ].

Для фермента из регенерирущей печени крысы [ Youdale T.,1979 ], саркомы Иошида [ Morita T.,1984 ], асцитного рака Эрлиха [ Cory J.G.,1982 ] субстратная специфичность, молекулярные массы субъединиц и их стехиометрия в нативном холоферменте несколько отличаются; молекулярные массы фермента изменялись от присутствия аллостерических эффекторов [ Cory J.G.,1982 ; Youdale T.,1979 ].

Из регенерирующей печени крысы [ Youdale T.,1979 ] и саркомы Иошида [ Morita T.,1984 ] выделена гомогенная CDP-редуктаза, а из асцитного рака Эрлиха [ Murayama J.,1985 ] - гомогенная UDP-редуктаза. Предполагается, что в некоторых тканях млекопитающих, возможно, присутствуют четыре фермента, катализирующие каждый восстановление отдельного субстрата и имеющиих общую субъединицу М2 и близкие по молекулярной массе субъединицы М1, специфичные по отношению к ADP, GDP, CDP и UDP [ Whitfied J.E.,1985 ], или, возможно, две формы фермента, катализирующие восстановление пуриновых или пиримидиновых нуклеозиддифосфатов [ Fox R.M.,1985 ].

Субъединица М1 , выполняющая регуляторную функцию содержит два субстратсвязывающих центра для связывания аллостерических эффекторов (каждого по два центра), . Один тип аллостерических центоров связывает ATP или ATP, что определяет общую активность фермента, причем ATP стимулирует каталитическую активность. Второй тип аллостерических центров преимущественно связывает дезоксирибонуклеозидтрифосфаты, являющиеся аллостерическими эффекторами и определяющими субстратную специфичность фермента [ Eriksson S.,1979 ].

Субъединица М2 , выполняющая роль кофактора при восстановлении субстратов содержит два атома негемового железа, способных генерировать свободный тирозильный радикал белка, необходимый для активности фермента [ Ochiai E.-I.,1990 ; McClarty G.A.,1987 ; Lunch J.B.,1985 ]. Связывание ионов железа с Ь;2; протекает кооперативно [ Ochiai E-I,1990 ].

Активность рибонуклеозиддифосфатредуктазы экстремально низка в покоящихся клетках и увеличивалась а процессе клеточного цикла; наибольшую активность наблюдали в ранней S-фазе роста клеток [ Murphree S.,1969 ; Turner M.K.,1968 ] c парллельным увеличением количества предшественников ДНК [ Skoog L.,1974 ] и синтезом ДНК [ Weber G.,1983 ]. Изменение субъединиц М1 и М2 в клеточном цикле различно и протекает некоординировано [ Standart N.M.,1984 ]. Количество субъединицы М1 в процессе клеточного цикла присутствует на постоянном уровне или слабо изменяется и белок имеет время полураспада t(1/2)=20 часов [ Engstrom Y.,1985 ]. Субъединица М2 резко увеличивается в S-фазе роста клеток с временем удвоения t(1/2)=3 часа [ Eriksson S.,1984 ]. Стабильность холофермента определяется субъединицей М2, количество котoрой в свою очередь регулируется соотношением скоростей распада и синтеза. В клетках молочной железы мыши, устойчивых к оксимочевине, количество М1 и М2 увеличивалось в процессе роста клеток [ Bjorklund S.,1990 ].

Ссылки:

Все ссылки