Timidilato sintasa
# Timidilato sintasa

La proteína timidilato sintasa (TS) (EC 2.1.1.45) es una enzima metiltransferasa homodimérica que cataliza la reacción de síntesis del timidilato (dTMP). Esta reacción es un paso fundamental en la formación de desoxitimidina 5'-trifosfato (dTTP), un metabolito necesario para la correcta síntesis y reparación del ácido desoxirribonucleico (ADN).

En seres humanos, es el producto de la expresión del gen TYMS localizado en el brazo corto (p) del cromosoma 18.

## Estructura

La enzima timidilato sintasa es una proteína de aproximadamente 35,5KDa de peso. Está formada por la asociación de dos cadenas polipeptídicas idénticas (es un homodímero). Posee dos sitios activos, en los cuales se produce la trasformación del reactivo en producto, y dos sitios de unión a su cofactor, el $N^5,N^{10}-metilenotetrahidrofolato.$

### Estructura primaria

En humanos, la traducción del gen TYMS genera cada una de las cadenas polipeptídicas que contienen 313 residuos inicialmente.

| Residuos | Secuencia |
| - | - |
| 1-50 | MPVAGSELPR RPLPPAAQER DAEPRPPHGE LQYLGQIQHI LRCGVRKDDR |
| 51-100 | TGTGTLSVFG MQARYSLRDE FPLLTTKRVF WKGVLEELLW FIKGSTNAKE |
| 101-150 | LSSKGVKIWD ANGSRDFLDS LGFSTREEGD LGPVYGFQWR HFGAEYRDME |
| 151-200 | SDYSGQGVDQ LQRVIDTIKT NPDDRRIIMC AWNPRDLPLM ALPPCHALCQ |
| 201-250 | FYVVNSELSC QLYQRSGDMG LGVPFNIASY ALLTYMIAHI TGLKPGDFIH |
| 251-299 | TLGDAHIYLN HIEPLKIQLQ REPRPFPKLR ILRKVEKIDD FKAEDFQIEG |
| 300-313 | YNPHPTIKME MAV |

       En el proceso de maduración la $Met^1$ es escindida produciéndose una cadena madura de 312 residuos con un residuo de $Pro^2$ en el extremo aminoterminal.
       La $Ser^{114}$ es fosforilada a fosfoserina.
       La $Cys^{195}$ se encuentra en el sitio activo y es esencial para la función de la enzima. El 5-fluorodesoxiuridilato inhibe la enzima uniéndose a este residuo.

### Estructuras secundaria

Cada una de las cadenas polipeptídicas, también llamadas subunidades proteicas, adopta en el espacio patrones de plegamiento regionales que deben ser necesariamente conservados para el mantenimiento de la función enzimática de la proteína. En su estado nativo, que implica la conformación tridimensional donde la energía y tensión interna es mínima, la proteína posee 12 hélices α, 8 cadenas β y 4 giros.

hélices α  cadenas β  giros

Cada subunidad está constituida por un solo dominio proteico, cuya disposición puede ser clasificada como α+β (las secciones con α hélices y hojas β se encuentran separadas entre sí, formando dos regiones bien definidas).

### Estructura terciaria

La proteína adopta una conformación espacial globular en la cual los aminoácidos con características polares se encuentran dispuestos mayormente en la superficie proteica, esto aumenta su solubilidad en el solvente acuoso intracelular e impide su precipitación.

## Reacción catalizada

La enzima timidilato sintasa cataliza la reacción de transferencia de un grupo metilo desde el $N^5,N^{10}-metilenotetrahidrofolato$ al desoxiuridilato (dUMP). Como producto de esta reacción se obtiene timidilato (dTMP) y 7,8-dihidrofolato, el cual se libera de la enzima y se recicla, por medio del ciclo del folato, nuevamente a $N^5,N^{10}-metilenotetrahidrofolato.$

La reacción catalizada por la enzima timidilato sintasa es termodinámicamente favorable (ΔG<0) en condiciones fisiológicas y por ello no requiere el acoplamiento con otra reacción exergónica (como por ejemplo la hidrólisis de ATP) para ocurrir expontáneamente. Esto es ignorado en ciertas fuentes bibliográficas y por ello la enzima es llamada ocasionalmente, en forma errónea, "timidilato sintetasa".

### Mecanismo de reacción

La transferencia del grupo metilo desde el $N^5,N^{10}-metilenotetrahidrofolato$ al desoxiuridilato (dUMP) ocurre mediante un mecanismo en el cual intervienen numerosas reorganizaciones electrónicas. La $Cys^{195}$ de la enzima posee una importancia fundamental en el mecanismo, debido a que la adición de su grupo sulfuro en el $C^5$ del dUMP aumenta la reactividad del sustrato favoreciendo el avance de la reacción hacia la formación de productos.

## Inhibidores

Los inhibidores de la timidilato sintasa intervienen en el mecanismo de la reacción estabilizando alguna de las etapas, impidiendo de este modo la formación de productos. Estos compuestos son análogos al dUMP o al ácido fólico.

La inhibición de la enzima TS es utilizada como método para el tratamiento del cáncer, debido a que reduce la cantidad disponible de desoxitimidina 5'-trifosfato (dTTP) en el núcleo celular, aumentando de este modo la cantidad de aberraciones genéticas durante la replicación. Las células transformadas (cancerígenas) poseen un alto índice de replicación y por ello son especialmente sensibles a este tipo de inhibición.

### 5-fluorouracilo

El 5-fluorouracilo, un importante agente quimioterapéutico, es convertido en la célula en 5-fluorodesoxiuridilato, un compuesto con analogía estructural al dUMP que al unirse a la enzima la inactiva.

### Raltitrexed

El Raltitrexed es un inhibidor análogo estructuralmente al ácido fólico que inhibe a la enzima al unirse a su sitio activo.

### Otros inhibidores

* Pemetrexed
* Tegafur
* Carmofur
* Capecitabina
* Doxifluridina
* Floxuridina
* Metesind glucuronate
