Phosphoribosylglycinamide formyltransferase

Phosphoribosylglycinamide formyltransferase (mã số EC 2.1.2.2, 2-amino-N-ribosylacetamide 5'-phosphate transformylase, GAR formyltransferase, GAR transformylase, glycinamide ribonucleotide transformylase, GAR TFase, 5,10-methenyltetrahydrofolate:2-amino-N-ribosylacetamide ribonucleotide transformylase) là một enzyme có tên hệ thống là 10-formyltetrahydrofolate:5'-phosphoribosylglycinamide N-formyltransferase. Enzym này xúc tác cho phản ứng hóa học sau: 10-formyltetrahydrofolate + N1-(5-phospho-D-ribosyl)glycinamide ⇆ {\displaystyle \leftrightarrows } tetrahydrofolate + N2-formyl-N1-(5-phospho-D-ribosyl)glycinamide Enzyme phụ thuộc THF này xúc tác thay thế acyl nucleophilic của nhóm formyl từ 10-formyltetrahydrofolate (fTHF) thành N1-(5-phospho-D-ribosyl)glycinamide (GAR), tạo thành N2-formyl-N1phospho-D-ribosyl) glycinamide (fGAR) (hình bên). Phản ứng này đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành purine thông qua con đường tham gia sinh tổng hợp de novo purine. Con đường này tạo ra inosine monophosphate (IMP), tiền thân của adenosine monophosphate (AMP) và guanosine monophosphate (GMP). AMP là tiền thân của các hợp chất cao năng như ATP, NAD+ và FAD và các phân tử tín hiệu như cAMP. Vai trò của GARTfase trong con đường sinh tổng hợp de novo purine khiến nó trở thành đối tượng nghiên cứu cho các loại thuốc chống ung thư. Sự biểu hiện quá mức của enzyme trong quá trình phát triển sau sinh có mối quan hệ mật thiết với hội chứng Down. Có hai loại gen mã hóa GAR Transformylase được biết đến trong E.coli: purN và purT, trong khi chỉ có purN được tìm thấy ở người. Ở người, GARTfase là một phần của protein purine sinh tổng hợp adenosine-3, bao gồm glycinamide ribnucleotide synthase (GARS) và aminoimidazole ribonucleotide synthetase (AIRS). Protein này (110kDa) xúc tác các bước 2, 3 và 5 của quá trình sinh tổng hợp de novo purine. GARTfase nằm ở đầu C của protein. GARTfase ở người đã được kết tinh bằng phương pháp khuếch tán hơi và được chụp tại Phòng thí nghiệm bức xạ Synchrotron Stanford (SSRL). GART xúc tác bước thứ ba trong quá trình sinh tổng hợp purin de novo, hình thành N2-formyl-N1-(5-phospho-D-ribosyl)glycinamide (fGAR) bằng cách cộng nhóm formyl vào N1-(5-phospho-D-ribosyl)glycinamide (GAR). Ở E.coli, enzyme purN là protein 23 kDa nhưng ở người, enzyme là một phần của protein 110 kDa, có chức năng AIRS và GARS. Protein này xúc tác ba bước khác nhau của con đường sinh tổng hợp de novo purine. Do tốc độ tăng trưởng và yêu cầu trao đổi chất tăng lên, các tế bào ung thư dựa vào quá trình sinh tổng hợp nucleotide de novo để tổng hợp AMP và GMP cần thiết. Có thể chặn một bước nào đó bất kỳ của sinh tổng hợp de novo purine sẽ giúp giảm đáng kể sự phát triển của khối u. Các nghiên cứu đã được thực hiện trên chất gắn kết cơ chất và vị trí gắn kết folate để tìm chất ức chế. GARTfase bị nghi ngờ có liên quan đến hội chứng Down. Gen mã hóa protein GARS-AIRS-GART của con người nằm trên nhiễm sắc thể 21q22.1, trong khu vực quan trọng quyết định hội chứng Down. Protein được biểu hiện quá mức ở tiểu não trong quá trình phát triển sau sinh của những người mắc hội chứng Down. Thông thường, protein này không thể phát hiện trong tiểu não tại thời điểm ngay sau khi sinh mà chỉ tìm thấy ở mức độ cao trong sự phát triển trước sinh. Protein purine sinh tổng hợp adenosine-3 ^ Hartman SC, Buchanan JM (tháng 7 năm 1959). “Biosynthesis of the purines. XXVI. The identification of the formyl donors of the transformylation reactions”. The Journal of Biological Chemistry. 234 (7): 1812–6. PMID 13672969. ^ Smith GK, Benkovic PA, Benkovic SJ (tháng 7 năm 1981). “L(-)-10-Formyltetrahydrofolate is the cofactor for glycinamide ribonucleotide transformylase from chicken liver”. Biochemistry. 20 (14): 4034–6. doi:10.1021/bi00517a013. PMID 7284307. ^ a b Warren L, Buchanan JM (tháng 12 năm 1957). “Biosynthesis of the purines. XIX. 2-Amino-N-ribosylacetamide 5'-phosphate (glycinamide ribotide) transformylase”. The Journal of Biological Chemistry. 229 (2): 613–26. PMID 13502326. ^ McMurry, J. and Tadhg, B. The Organic Chemistry of Biological Pathways ^ a b Connelly S, DeMartino JK, Boger DL, Wilson IA (tháng 7 năm 2013). “Biological and structural evaluation of 10R- and 10S-methylthio-DDACTHF reveals a new role for sulfur in inhibition of glycinamide ribonucleotide transformylase”. Biochemistry. 52 (30): 5133–44. doi:10.1021/bi4005182. PMC 3823235. PMID 23869564. ^ a b Banerjee D, Nandagopal K (tháng 12 năm 2007). “Potential interaction between the GARS-AIRS-GART Gene and CP2/LBP-1c/LSF transcription factor in Down syndrome-related Alzheimer disease”. Cellular and Molecular Neurobiology. 27 (8): 1117–26. doi:10.1007/s10571-007-9217-2. PMID 17902044. ^ Nygaard P, Smith JM (tháng 6 năm 1993). “Evidence for a novel glycinamide ribonucleotide transformylase in Escherichia coli”. Journal of Bacteriology. 175 (11): 3591–7. doi:10.1128/jb.175.11.3591-3597.1993. PMC 204760. PMID 8501063. ^ Zhang, Y., Desharnais, J., Boger, D.L., Wilson, I.A. (2005) "Human GAR Tfase complex structure with 10-(trifluoroacetyl)-5,10-dideazaacyclic-5,6,7,8-tetrahydrofolic acid and substrate beta-GAR." Unplubished. PDB: 1RBY. ^ a b Welin M, Grossmann JG, Flodin S, Nyman T, Stenmark P, Trésaugues L, Kotenyova T, Johansson I, Nordlund P, Lehtiö L (tháng 11 năm 2010). “Structural studies of tri-functional human GART”. Nucleic Acids Research. 38 (20): 7308–19. doi:10.1093/nar/gkq595. PMC 2978367. PMID 20631005. ^ Zhang Y, Desharnais J, Greasley SE, Beardsley GP, Boger DL, Wilson IA (tháng 12 năm 2002). “Crystal structures of human GAR Tfase at low and high pH and with substrate beta-GAR”. Biochemistry. 41 (48): 14206–15. doi:10.1021/bi020522m. PMID 12450384. ^ Nixon AE, Benkovic SJ (tháng 5 năm 2000). “Improvement in the efficiency of formyl transfer of a GAR transformylase hybrid enzyme”. Protein Engineering. 13 (5): 323–7. doi:10.1093/protein/13.5.323. PMID 10835105. ^ Tong X, Zhao F, Thompson CB (tháng 2 năm 2009). “The molecular determinants of de novo nucleotide biosynthesis in cancer cells”. Current Opinion in Genetics & Development. 19 (1): 32–7. doi:10.1016/j.gde.2009.01.002. PMC 2707261. PMID 19201187. ^ Antle VD, Donat N, Hua M, Liao PL, Vince R, Carperelli CA (tháng 10 năm 1999). “Substrate specificity of human glycinamide ribonucleotide transformylase”. Archives of Biochemistry and Biophysics. 370 (2): 231–5. doi:10.1006/abbi.1999.1428. PMID 10577357. ^ Costi MP, Ferrari S (tháng 6 năm 2001). “Update on antifolate drugs targets”. Current Drug Targets. 2 (2): 135–66. doi:10.2174/1389450013348669. PMID 11469716. ^ Brodsky G, Barnes T, Bleskan J, Becker L, Cox M, Patterson D (tháng 11 năm 1997). “The human GARS-AIRS-GART gene encodes two proteins which are differentially expressed during human brain development and temporally overexpressed in cerebellum of individuals with Down syndrome”. Human Molecular Genetics. 6 (12): 2043–50. doi:10.1093/hmg/6.12.2043. PMID 9328467. MeSH Phosphoribosylglycinamide+formyltransferase