Transcript Κεφάλαιο 25

εκτοπίζει την ομάδα ΑΜΡ για να σχηματίσει γουανυλικό σε μια αντίδραση
που καταλύεται από τη συνθετάση της GMP. Επισημαίνεται ότι η σύνθεση αδενυλικού χρειάζεται GTP ενώ η σύνθεση γουανυλικού χρειάζεται ATP. Αυτή
η αμοιβαία χρησιμοποίηση νουκλεοτιδίων από τις δύο αυτές πορείες δημιουργεί μια πολύ σημαντική ευκαιρία για μεταβολική ρύθμιση (Υποκεφάλαιο
25.4).
25.3 ΤΑ ΔΕΟΞΥΡΙΒΟΝΟΥΚΛΕΟΤΙΔΙΑ ΣΥΝΤΙΘΕΝΤΑΙ ΜΕ ΤΗΝ
ΑΝΑΓΩΓΗ ΡΙΒΟΝΟΥΚΛΕΟΤΙΔΙΩΝ ΜΕΣΩ ΕΝΟΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΜΕ
ΕΝΔΙΑΜΕΣΗ ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΡΙΖΑ
Στρέφουμε τώρα την προσοχή μας στη σύνθεση των δεοξυριβονουκλεοτιδίων.
Αυτοί οι πρόδρομοι του DNA σχηματίζονται με την αναγωγή ριβονουκλεοτιδίων – ειδικότερα, η 2΄-υδροξυλική ομάδα της μονάδας της ριβόζης αντικαθίσταται από ένα άτομο υδρογόνου. Τα υποστρώματα είναι διφωσφορικά ή τριφωσφορικά ριβονουκλεοτίδια, ενώ το τελικό αναγωγικό μόριο είναι το
NADPH. Το ένζυμο αναγωγάση των ριβονουκλεοτιδίων είναι υπεύθυνο για την
αντίδραση της αναγωγής και για τα τέσσερα ριβονουκλεοτίδια. Οι αναγωγάσες των ριβονουκλεοτιδίων διαφορετικών οργανισμών είναι μια ομάδα ενζύμων με εντυπωσιακή ποικιλία. Τα αποτελέσματα λεπτομερειακών μελετών
έχουν αποκαλύψει ότι υπάρχει ένας κοινός μηχανισμός αντίδρασης και τα χαρακτηριστικά των τριδιάστατων δομών τους υποδηλώνουν ότι τα ένζυμα αυτά
είναι ομόλογα. Θα εστιάσουμε την προσοχή μας στο καλύτερα μελετημένο
από τα ένζυμα αυτά, εκείνο του βακτηρίου E. coli που ζει κάτω από αερόβιες
συνθήκες. Η αναγωγάση των ριβονουκλεοτιδίων αποτελείται από δύο υπομονάδες: R1 (ένα διμερές 87 kd) και R2 (ένα διμερές 43 kd).
Η υπομονάδα R1 περιέχει το ενεργό κέντρο καθώς και δύο κέντρα αλλοστερικού ελέγχου (Υποκεφάλαιο 25.4). Η υπομονάδα αυτή περιλαμβάνει τρία
συντηρημένα κατάλοιπα κυστεΐνης και ένα κατάλοιπο γλουταμινικούØ και τα
τέσσερα κατάλοιπα συμμετέχουν στην αναγωγή ριβόζης προς δεοξυριβόζη
(Eικόνα 25.10).
Cys
Glu
Cys
Cys
EIKONA 25.10 Η υπομονάδα R1 της αναγωγάσης των ριβονουκλεοτιδίων. Η αναγωγάση
των ριβονουκλεοτιδίων ανάγει ριβονουκλεοτίδια σε δεοξυριβονουκλεοτίδια στην υπομονάδα R1 σε ένα
ενεργό κέντρο το οποίο περιέχει τρία κρίσιμα κατάλοιπα κυστεΐνης και ένα κατάλοιπο γλουταμικού.
Δύο υπομονάδες R1 συναντώνται για να σχηματίσουν ένα διμερές.
Ο ρόλος της υπομονάδας R2 στην κατάλυση είναι να σχηματίσει μια διάκριτη ελεύθερη ρίζα σε κάθε μία από τις δύο αλυσίδες της. Κάθε μία από τις αλυ-
791
Σύνθεση δεοξυριβονουκλεοτιδίων
792
KEΦAΛAIO 25
· Bιοσύνθεση νουκλεοτιδίων
σίδες της R2 περιέχει μια σταθερή τυροσυλική ρίζα με ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο απεντοπισμένο στον αρωματικό δακτύλιο (Eικόνα 25.11). Αυτή η πολύ ασυνήθης ελεύθερη ρίζα δημιουργείται από ένα γειτονικό κέντρο σιδήρου
που αποτελείται από δύο ιόντα τρισθενούς σιδήρου (Fe3+) που συνδέονται με
ένα ιόν οξειδίου (O2–).
His
His
Glu
EIKONA 25.11 Η υπομονάδα R2
της αναγωγάσης των ριβονουκλεοτιδίων. Η
υπομονάδα αυτή περιέχει μια σταθερή
ελεύθερη ρίζα επάνω σε ένα κατάλοιπο
τυροσίνης. Η ελεύθερη αυτή ρίζα
δημιουργείται από την αντίδραση οξυγόνου
σε μια γειτονική θέση που περιέχει δύο
άτομα σιδήρου. Δύο υπομονάδες R2
συναντώνται για να σχηματίσουν ένα διμερές.
Fe Asp
Fe
O
T˘ÚÔÛ›ÓË
(ı¤ÛË ÂχıÂÚ˘
Ú›˙·˜)
H2O
H2O
Glu
Glu
Στη σύνθεση ενός δεοξυριβονουκλεοτιδίου, η υδροξυλική ομάδα που είναι
δεσμευμένη στη θέση C-2΄ της ριβόζης αντικαθίσταται από Η, διατηρώντας
τη στερεοχημική δομή στο άτομο άνθρακα C-2΄ (Eικόνα 25.12).
3–O
3POPO2
O
‚¿ÛË
O
SH
3–O
3POPO2
H
H
O
‚¿ÛË
O
3POPO2
O
‚¿ÛË
O
S H
H
H
S
3–O
H
e– H+
H
O
O
O H
SH
–
H
S
H
O
O
1
SH
–
O
O H
H
S
H
O
O
2
SH
–
O
O H
S
O
3
O
H
3–O
3POPO2
O
‚¿ÛË
O
H
S
H
3–O
H
O
5
S
S
O
O
O
3POPO2
O
‚¿ÛË
H
O
4
S
H
S H
H
O
O
–
3–O
H
H
O
‚¿ÛË
O
S H
H
–
O
3POPO2
H
O H
S–
S
S
H
O
e–
H+
3–O
6
O
3POPO2
‚¿ÛË
O
S H H
H
H
H
O
O
–
O
S
S
EIKONA 25.12 Μηχανισμός της αναγωγάσης των ριβονουκλεοτιδίων. 1. Ένα ηλεκτρόνιο μεταφέρεται
από ένα κατάλοιπο κυστεΐνης στην R1 σε μια τυροσινική ρίζα στην R2, δημιουργώντας μια εξαιρετικά
αντιδραστική θειυλοκυστεϊνική ρίζα. Η ρίζα αυτή προσελκύει ένα άτομο υδρογόνου από το C-3΄ της
μονάδας της ριβόζης. 3. Η ρίζα στο C-3΄ προκαλεί την αφαίρεση του υδροξυλίου από το άτομο άνθρακα
C-2΄. Σε συνδυασμό με ένα άτομο υδρογόνου από το δεύτερο κατάλοιπο κυστεΐνης, το ιόν υδροξυλίου
απαλείφεται ως μόριο ύδατος. 4. Ένα ιόν υδροξυλίου μεταφέρεται από ένα τρίτο κατάλοιπο κυστεΐνης.
5. Η ρίζα του C-3΄συλλαμβάνει εκ νέου το άτομο υδρογόνου που είχε αποσυρθεί αρχικά. 6. Ένα
ηλεκτρόνιο μεταφέρεται από την R2 για να αναγάγει τη θειυλική ρίζα. Το δεοξυριβονουκλεοτίδιο είναι
ελεύθερο να αφήσει την R1. Το δισουλφίδιο που σχηματίζεται στο ενεργό κέντρο πρέπει να αναχθεί
προκειμένου να αρχίσει έναν νέο κύκλο αντιδράσεων.
1. Η αντίδραση αρχίζει με τη μεταφορά ενός ηλεκτρονίου από ένα κατάλοιπο
κυστεΐνης στη R1 σε μια τυροσυλική ρίζα στην R2. Η απώλεια ενός ηλεκτρονίου δημιουργεί μια εξαιρετικά αντιδραστική θειυλοκυστεϊνική ρίζα μέσα
στο ενεργό κέντρο της R1.
2. Η ρίζα αυτή αποσπά στη συνέχεια ένα άτομο υδρογόνου από το C-3΄ της
ριβόζης, δημιουργώντας μια ρίζα σε αυτό το άτομο άνθρακα.
3. Η ρίζα του C-3΄ προωθεί την ελευθέρωση του ιόντος υδροξυλίου στο άτομο άνθρακα C-2΄. Το ιόν του υδροξυλίου που αφαιρείται αποχωρεί ως μόριο
ύδατος, πρωτονιωμένο από ένα δεύτερο κατάλοιπο κυστεΐνης.
4. Ένα ιόν υδριδίου (ένα πρωτόνιο σε δύο ηλεκτρόνια) μεταφέρεται στη συνέχεια από ένα τρίτο κατάλοιπο κυστεΐνης για να συμπληρώσει την αναγωγή
αυτή στη θέση του ατόμου C-2΄, να σχηματίσει έναν δισουλφιδικό δεσμό και
να ξανασχηματίσει μια ρίζα C-3΄.
5. Αυτή η ρίζα C-3΄ επανασυλλαμβάνει το ίδιο άτομο υδρογόνου, που αρχικά
είχε αφαιρεθεί από το πρώτο κατάλοιπο κυστεΐνης, και έτσι το δεοξυριβονουκλεοτίδιο είναι ελεύθερο να εγκαταλείψει το ένζυμο.
6. Ο δισουλφιδικός δεσμός που δημιουργείται στο ενεργό κέντρο του ενζύμου
ανάγεται στη συνέχεια από ειδικές πρωτεΐνες που περιέχουν δισουλφίδια,
όπως η θειορεδοξίνη, για να αναγεννήσουν το ενεργό ένζυμο.
Για να συμπληρωθεί η συνολική αντίδραση, η οξειδωμένη θειορεδοξίνη που
δημιουργείται από τη διεργασία αυτή ανάγεται από το ΝΑDH σε μια αντίδραση που καταλύεται από την αναγωγάση της θειορεδοξίνης.
Οι αναγωγάσες των ριβονουκλεοτιδίων που δεν περιέχουν τυροσυλικές ρίζες έχουν χαρακτηριστεί και από άλλους οργανισμούς. Σε αντίθεση προς τα παραπάνω, τα ένζυμα αυτά περιέχουν άλλες σταθερές ρίζες που
δημιουργούνται από άλλες διεργασίες. Παραδείγματος χάριν, σε μια ομάδα αναγωγασών το συνένζυμο αδενοσυλοκοβαλαμίνη είναι η πηγή των ριζών. Παρ’
όλο που υπάρχουν διαφορές στις σταθερές ρίζες που χρησιμοποιούνται, τα
ενεργά κέντρα των ενζύμων αυτών είναι παρόμοια με εκείνο της αναγωγάσης
των ριβονουκλεοτιδίων της E. coli και φαίνεται ότι δρουν με τον ίδιο μηχανισμό, ο οποίος βασίζεται στην εξαιρετική αντιδραστικότητα των κυστεϊνικών
ριζών. Επομένως, τα ένζυμα αυτά έχουν έναν κοινό πρόγονο, αλλά ανέπτυξαν
μια σειρά μηχανισμών για τη δημιουργία σταθερών ειδών ριζών, οι οποίες λειτουργούν πολύ καλά κάτω από διαφορετικές συνθήκες ανάπτυξης. Φαίνεται
ότι τα πρωτόγονα ένζυμα αδρανοποιούνταν από το οξυγόνο, ενώ ένζυμα όπως
εκείνο της E. coli χρησιμοποιούν το οξυγόνο για να παράγουν την αρχική τυροσυλική ρίζα. Επισημαίνεται ότι η αναγωγή ριβονουκλεοτιδίων σε δεοξυριβονουκλεοτίδια είναι μια χημικά δύσκολη αντίδραση που πιθανότατα χρειάζεται έναν πολύπλοκο καταλύτη. Η ύπαρξη ενός κοινού πρωτεϊνικού ενζυμικού
πλαισίου για τη διεργασία αυτή υποδηλώνει σαφώς ότι οι πρωτεΐνες ενώθηκαν με τον κόσμο του RNA πριν από την εξέλιξη του DNA ως μιας σταθερής
μορφής αποθήκευσης γενετικών πληροφοριών.
25.3.1 Tο θυμιδυλικό σχηματίζεται από τη μεθυλίωση του
δεοξυουριδυλικού
Η ουρακίλη, η οποία παράγεται από την πορεία σύνθεσης πυριμιδινών, δεν είναι συστατικό του DNA. Αντί αυτής, το DNA περιέχει θυμίνη, ένα μεθυλιω-
793
Σύνθεση δεοξυριβονουκλεοτιδίων
794
KEΦAΛAIO 25
2–O
· Bιοσύνθεση νουκλεοτιδίων
3PO
O
OH
P-‰ÂÔ͢ÚÈ‚fi˙Ë
H2N
H
N
N
H+
H
HN
μένο ανάλογο της ουρακίλης. Ένα άλλο βήμα απαιτείται για την παραγωγή
θυμιδυλικού από την ουρακίλη. Η συνθάση του θυμιδυλικού καταλύει αυτό το
τελευταίο βήμα: η μονοφωσφορική δεοξυουριδίνη (dUMP) ή δεοξυουριδυλικό μεθυλιώνεται σε θυμιδυλικό (TMP). Όπως θα συζητηθεί στο Κεφάλαιο 27, η μεθυλίωση αυτού του νουκλεοτιδίου διευκολύνει την αναγνώριση βλαβών στο
DNA για επιδιόρθωση, και έτσι βοηθά στη διατήρηση της ακεραιότητας των
γενετικών πληροφοριών που είναι αποθηκευμένες στο DNA. Ο δότης της μεθυλικής ομάδας στην περίπτωση αυτή είναι το Ν5,Ν10-μεθυλενοτετραϋδροφυλλικό και όχι η S-αδενοσυλομεθειονίνη.
Η μεθυλική ομάδα προσαρτάται στο άτομο C-5 του αρωματικού δακτυλίου
της dUMP, αλλά το άτομο αυτό δεν είναι καλό πυρηνόφιλο και δεν μπορεί μόνο του να προσβάλει την κατάλληλη ομάδα στον δότη της μεθυλικής ομάδας.
Η συνθάση του θυμιδυλικού προάγει τη μεθυλίωση προσθέτοντας μια σουλφυδρυλική ομάδα από την πλευρική αλυσίδα μιας κυστεΐνης στον δακτύλιο αυτό
για να δημιουργήσει ένα πυρηνόφιλο μόριο που να μπορεί να προσβάλει τη μεθυλενική ομάδα του Ν5,Ν10-μεθυλενοτετραϋδροφυλλικού (Εικόνα 25.13). Η μεθυλενική αυτή ομάδα ενεργοποιείται στη συνέχεια από δομικές παραμορφώσεις που προκαλούνται από το ένζυμο, οι οποίες ευνοούν το άνοιγμα του πενταμελούς δακτυλίου. H επίθεση της ενεργοποιημένης UMP στη μεθυλενική
ομάδα σχηματίζει έναν νέο δεσμό άνθρακα-άνθρακα. Το ενδιάμεσο που σχηματίζεται μετατρέπεται στη συνέχεια σε προϊόν: ένα ιόν υδριδίου μεταφέρεται
από τον δακτύλιο του τετραϋδροφυλλικού για να μετασχηματίσει τη μεθυλενική ομάδα σε μεθυλική, και ένα πρωτόνιο αποσπάται από το άτομο άνθρακα που
φέρει τη μεθυλική ομάδα για να απομακρύνει την κυστεΐνη και να σχηματίσει
και πάλι τον αρωματικό δακτύλιο. Έτσι, το τετραϋδροφυλλικό παράγωγο χάνει
και τη μεθυλενική ομάδα του και ένα ιόν υδριδίου και, επομένως, οξειδώνεται
σε διυδροφυλλικό. Για τη σύνθεση περισσότερου θυμιδυλικού, το τετραϋδροφυλλικό πρέπει να αναγεννηθεί.
¢È˘‰ÚÔÊ˘ÏÏÈÎfi
N
O
H2C
N
H2N
R
H
N
N
H2N
N5,N10-ÌÂı˘ÏÂÓÔÙÂÙÚ·¸‰ÚÔÊ˘ÏÏÈÎfi
HN
N
O–
O
HN
O
H
HN
O
5
N
H
H
ŒÓ˙˘ÌÔ
SH
+
HN
H
N
O
CH2 HN
N
S
R
¤Ó˙˘ÌÔ
P-‰ÂÔ͢ÚÈ‚fi˙Ë
H
O
HN
CH2
HN
O
R
5
H
O
H
N
N
N
H
HS
¤Ó˙˘ÌÔ
P-‰ÂÔ͢ÚÈ‚fi˙Ë
£˘Ìȉ˘ÏÈÎfi
(TMP)
P-‰ÂÔ͢ÚÈ‚fi˙Ë
MÔÓÔʈÛÊÔÚÈ΋
‰ÂÔ͢ԢÚȉ›ÓË
(dUMP)
EIKONA 25.13 Σύνθεση θυμιδυλικού. Η συνθάση του θυμιδυλικού καταλύει την προσθήκη μιας
μεθυλικής ομάδας (η οποία προκύπτει από το Ν5,Ν10-μεθυλενοτετραϋδροφυλλικό) στην dUMP για να
σχηματιστεί ΤΜΡ. Η προσθήκη μιας σουλφυδρυλικής ομάδας από το ένζυμο ενεργοποιεί την dUMP. Το
άνοιγμα του πενταμελούς δακτυλίου του παραγώγου ΤΗF προετοιμάζει τη μεθυλενική ομάδα για
πυρηνόφιλη προσβολή από την ενεργοποιημένη dUMP. H αντίδραση συμπληρώνεται με τη μεταφορά
ενός ιόντος υδριδίου γα τον σχηματισμό διυδροφυλλικού.
25.3.2 H αναγωγάση του διυδροφυλλικού καταλύει την αναγέννηση του
τετραϋδροφυλλικού, ενός φορέα μονοανθρακικών ομάδων
Το τετραϋδροφυλλικό αναγεννάται από το διυδροφυλλικό που παράγεται κατά τη σύνθεση του θυμιδυλικού. Η αναγέννηση αυτή επιτυγχάνεται από την
αναγωγάση του διυδροφυλλικού με τη χρήση NADPH ως αναγωγικού μέσου.
H2N
N
H
N
H2N
+ NADPH + H+
HN
N
795
H
N
Σύνθεση δεοξυριβονουκλεοτιδίων
H
HN
N
+ NADP+
N
H
O
O
HN
H
N
O
HN
H
N
COO–
H
COO–
O
¢È˘‰ÚÔÊ˘ÏÏÈÎfi
COO–
H
COO–
TÂÙÚ·¸‰ÚÔÊ˘ÏÏÈÎfi
Ένα ιόν υδριδίου μεταφέρεται απευθείας από τον νικοτιναμιδικό δακτύλιο του
NADPH στον πτεριδινικό δακτύλιο του διυδροφυλλικού. Το δεσμευμένο διυδροφυλλικό και το NADPH συγκρατούνται σε στενή επαφή για να διευκολυνθεί η μεταφορά του υδριδίου.
25.3.3 Mερικά πολύτιμα αντικαρκινικά φάρμακα εμποδίζουν τη
σύνθεση θυμιδυλικού
Κύτταρα τα οποία διαιρούνται ταχύτατα χρειάζονται μια μεγάλη ποσότητα μονοφωσφορικής θυμιδίνης (thymidine monophosphate, TMP)
ή θυμιδυλικού για τη σύνθεση DNA. Η ευπάθεια των κυττάρων αυτών στην αναστολή της σύνθεσης ΤΜΡ έχει αξιοποιηθεί στη χημειοθεραπεία του καρκίνου. Η συνθάση του θυμιδυλικού και η αναγωγάση του διυδροφυλλικού αποτελούν στόχους επιλογής για τη χημειοθεραπεία (Eικόνα 25.14).
Η φθοροουρακίλη, ένα κλινικά χρήσιμο αντικαρκινικό φάρμακο, μετατρέπεται in vivo σε φθοροδεοξυουριδυλικό (F-dUMP). Το ανάλογο αυτό της dUMP αναστέλλει μη αντιστρεπτά τη συνθάση του θυμιδυλικού, αφού πρώτα λειτουργήσει ως κανονικό υπόστρωμα μέσω τμήματος του καταλυτικού κύκλου. Υπενθυμίζεται ότι ο σχηματισμός ΤΜΡ χρειάζεται την αφαίρεση ενός πρωτονίου (Η+)
από το άτομο C-5 του δεσμευμένου νουκλεοτιδίου (βλ. Eικόνα 25.13). Ωστόσο,
το ένζυμο δεν μπορεί να αποσπάσει F+ από το F-dUMP, και έτσι η κατάλυση
εμποδίζεται στο στάδιο του ομοιοπολικού συμπλόκου που σχηματίζεται από το
ºıÔÚÔԢڷΛÏË
ºıÔÚÔ‰ÂÔ͢ԢÚȉ˘ÏÈÎfi
(·Ó·ÛÙÔϤ·˜ ·˘ÙÔÎÙÔÓ›·˜)
–
dUMP
™˘Óı¿ÛË ÙÔ˘
ı˘Ìȉ˘ÏÈÎÔ‡
dTMP
N5, N10-ÌÂı˘ÏÂÓÔÙÂÙÚ·¸‰ÚÔÊ˘ÏÏÈÎfi
°Ï˘Î›ÓË
¢È˘‰ÚÔÊ˘ÏÏÈÎfi
NADPH + H+
AÓ·ÁˆÁ¿ÛË
ÙÔ˘
‰È˘‰ÚÔÊ˘ÏÏÈÎÔ‡ –
™ÂÚ›ÓË
TÂÙÚ·¸‰ÚÔÊ˘ÏÏÈÎfi
NADP+
AÌÈÓÔÙÂÚ›ÓË
ηÈ
ÌÂıÔÙÚÂÍ¿ÙË
(·ÌÂıÔÙÂÚ›ÓË)
EIKONA 25.14 Στόχοι αντικαρκινικών
φαρμάκων. Η συνθάση του θυμιδυλικού και η
αναγωγάση του διυδροφυλλικού είναι επιλεγμένοι
στόχοι για τη χημειοθεραπεία του καρκίνου,
διότι η δημιουργία μεγάλων ποσοτήτων
πρόδρομων ενώσεων για τη σύνθεση DNA είναι
απαραίτητη για τα ταχύτατα διαιρούμενα
καρκινικά κύτταρα.
796
KEΦAΛAIO 25
F-dUMP, το μεθυλενοτετραϋδροφυλλικό και τη σουλφυδρυλική ομάδα του ενζύμου (Eικόνα 25.15). Βλέπουμε εδώ ένα παράδειγμα αναστολής αυτοκτονίας,
όπου ένα ένζυμο μετατρέπει ένα υπόστρωμα σε έναν ενεργό αναστολέα ο οποίος σταματά την καταλυτική δραστικότητα του ενζύμου (Εδάφιο 8.5.2).
· Bιοσύνθεση νουκλεοτιδίων
H2N
H
N
N
H
HN
N
O
HN
O
H2N
F
O
H
N
N
ŒÓ˙˘ÌÔ
N
+
H
SH
R
F
H
N
O
O
P-‰ÂÔ͢ÚÈ‚fi˙Ë
H2C
N
N
R
S
¤Ó˙˘ÌÔ
P-‰ÂÔ͢ÚÈ‚fi˙Ë
N5,N10-ÌÂı˘ÏÂÓÔÙÂÙÚ·¸‰ÚÔÊ˘ÏÏÈÎfi
ºıÔÚÔ‰ÂÔ͢ԢÚȉ˘ÏÈÎfi
CH2 HN
HN
H
HN
O
™Ù·ıÂÚfi ÚÔ˚fiÓ ÚÔÛı‹Î˘
EIKONA 25.15 Αναστολή αυτοκτονίας. Το φθοροδεοξυουριδυλικό (που δημιουργείται από τη
φθοροουρακίλη) παγιδεύει τη συνθάση του θυμιδυλικού σε μια μορφή που δεν μπορεί να προχωρήσει
στην πορεία της αντίδρασης.
Η σύνθεση της ΤΜΡ μπορεί επίσης να εμποδιστεί με την αναστολή της
αναγέννησης του τετραϋδροφυλλικού. Ανάλογα του διυδροφυλλικού, όπως είναι η αμινοπτερίνη και η μεθοτρεξάτη (αμεθοπτερίνη), είναι ισχυροί συναγωνιστικοί αναστολείς (Κi < 1 nM) της αναγωγάσης του διυδροφυλλικού.
COO–
N
N
HN
N
H2N
N
H
N
R
COO–
O
NH2
AÌÈÓÔÙÂÚ›ÓË (R = H) ‹ ÌÂıÔÙÚÂÍ¿ÙË (R = CH3)
NH2
OCH3
N
H2N
N
OCH3
OCH3
TÚÈÌÂıÔÚ›ÌË
Η μεθοτρεξάτη είναι ένα πολύτιμο φάρμακο για τη θεραπεία πολλών ταχύτατα αναπτυσσόμενων όγκων, όπως εκείνων της οξείας λευχαιμίας και του χοριοκαρκινώματος, ενός καρκίνου που προέρχεται από τα κύτταρα του πλακούντα. Ωστόσο, η μεθοτρεξάτη θανατώνει με μεγάλη ταχύτητα διαιρούμενα
κύτταρα, ανεξάρτητα από το εάν είναι κακοήθη ή όχι. Αρχέγονα κύτταρα που
βρίσκονται στον μυελό των οστών, επιθηλιακά κύτταρα του εντερικού σωλήνα και ο θύλακος των τριχών είναι ευπαθή στη δράση αυτού του ανταγωνιστή
του φυλλικού, γεγονός που εξηγεί τις τοξικές παρενέργειές του, οι οποίες περιλαμβάνουν εξασθένηση του ανοσοποιητικού συστήματος, ναυτία και απώλεια τριχών.
Ανάλογα του φυλλικού, όπως είναι η τριμεθοπρίμη, έχουν ισχυρή αντιβακτηριακή και αντιπρωτοζωική δραστικότητα. Η τριμεθοπρίμη συνδέεται 105
φορές λιγότερο ισχυρά με την αναγωγάση του διυδροφυλλικού θηλαστικών
από ό,τι με αναγωγάσες ευάλωτων μικροοργανισμών. Μικρές διαφορές στις
περιοχές σχισμών των ενεργών κέντρων των ενζύμων αυτών είναι υπεύθυνες
για την εξαιρετικά επιλεκτική αντιμικροβιακή δράση. Ο συνδυασμός τριμεθοπρίμης και σουλφαμεθοξαζόλης (ενός αναστολέα της σύνθεσης φυλλικού)
χρησιμοποιείται ευρύτατα για τη θεραπεία λοιμώξεων.