ование dCDP с образованием dCTP (стадия л, рис. 14-29) завершает биосинтез первого из пиримидиновых предшественников ДНК. Уридиннуклеотиды получаются двумя путями. Восстановление UDP дает dUDP (стадия к, рис. 14-29). Чаще происходит гидролитическое дезаминирование дезоксицитидиновых нуклеотидов (реакции м и м', рис. 14-29). Метилирование, приводящее к образованию тиминыук-леотидов, осуществляется через образование dUMP. Последний может быть получен гидролитическим отщеплением фосфата от dUDP или, у эукариот, путем превращений dCDP—>-dCMP~-vdUMP (стадии л' и м', рис. 14-29). С другой стороны, Е. coli использует более обходный путь dCDP-^dCTP^dUTP-кШМР (стадии л, м и н, рис. 14-29). Одним из промежуточных соединений является dUTP. Интересно, что ДНК-по-лимеразы способны включать это соединение в полинуклеотиды. Единственной причиной, по которой этого не происходит в клетках (что при164 Глава 14

вело бы к образованию урацилсодержащей ДНК), является то, что dUTP быстро превращается пирофосфатазой в dUMP (стадия «, рис. 14-29).

Н

H2N

Метилен ИцМ (см. г/г. в, разд. /1,3 )

Деэоксирибоза -S

(14-51)

Образование тимидиловой кислоты (dTMP) из dUMP (стадия о, рис. 14-29) катализируется тимидилат-синтетазой. Реакция, описываемая уравнением (14-51), представляет собой перенос одноуглеродного остатка, отщепляемого от метилентетрагидрофолиевой кислоты [153]. Несколько иной механизм, предложенный на основании модельных экспериментов, включает реакцию присоединения к атому С-б, которую облегчает присутствие соседней нуклеофильной группы [154].

Интересные изменения метаболизма нуклеотидов наблюдаются в клетках Е. coli, зараженных Т-четными фагами. При этом происходит транскрипция фаговых генов и синтез клеткой-хозяином соответствующих белков [155]. Среди этих продуктов вирусных генов имеется ряд ферментов, оказывающих влияние на метаболизм нуклеотидов. Три из них показаны на рис. 14-30 прерывистыми стрелками. Один фермент катализирует гидролитическое превращение dCTP в dCMP, а другой осуществляет синтез 5-оксиметил-ёСМР. Такого типа вирусоспецифиче-ские ферменты могут оказаться подходящими мишенями для действия противовирусных препаратов.

? dCTP

I

~— н,о

pp.

i

dCMP

Метилен- \

5-аксиметил - dCMP I

? dUTP

— dUMP

dTMP

Включение в фаговую ДНК

и т.д.

РИС. 14-30. Некоторые изменения метаболизма

нуклеотидов в клетках Е. coli, индуцированные заражением Т-четными бактериофагами;

(—>) нормальные метаболические пути,

( >-) метаболические путч, индуцированные фагами.

Дополнение 14-Г

Тимидилат-синтетаза, фермент-мишень

для химиотерапии рака»

5-фторурацил \ \

Восстановление (через дидюсдзат)

5-ерторуридин - 5-фоарат

5-?JtrF-Z-gezpKcuypugiiH

Тимидилат-синтетаза

Грифосфат —*-РНК cHJMP^-- Метилен-H4F0I

NADP"1" :

(3) (3) — Антидюлатц

NADPH

?Дигидросролат |

ДигидрофолатредуктаШ '

(гл. 6, разд. /Г, 2)

1

Если клетку, будь то бактериальная клетка или клетка животного, лишить тимина, то она уже не сможет синтезнраг вать ДНК. Однако синтез белков и РНК может при этом продолжаться. Это можно показать экспериментально, используя мутантов, нуждающихся в тимине. Тем не менее эти клетки рано или поздно теряют жизнеспособность и погибают. Причина такой бестиминовой смерти неясна. Возможно, ти-мин необходим для репарации повреждений ДНК, и при его отсутствии происходит транскрипция поврежденной ДНК, что в конечном итоге приводит к синтезу дефектного белка. Но какова бы ни была причина, это явление положено в основу некоторых наиболее эффективных подходов к химиотерапии рака. Раковые клетки со свойственным им быстрым метаболизмом особенно чувствительны к отсутствию тимина. Поэтому тимидилат-синтетаза оказывается одной из наиболее удачных мишеней для воздействия ингибиторами. Одним из мощеных ингибиторов этого фермента является монофосфат 5-фтор-2'-дезоксиуридина. Его ингибирующее действие было обнаружено, когда выяснилось, что 5-фторурацил можно использовать для химиотерапии рака.

Действие фторурацила на клетки может быть различным. Он может включаться и в состав РНК6, но наиболее важное значение для химиотерапии рака имеет, по-видимому, инг«г бирование тимидилат-синтетазы продуктом его восстановления. 5-фтор-2'-дезоксиуридин гораздо менее токсичен, чем 5-фторурацил, и оказался более эффективным лекарствеяг ным препаратом. Следует заметить, что тимидилат-синтетаза

166

Глава 14

требует присутствия метилентетрагидрофолата в качестве восстановителя н что важным звеном всего процесса является восстановление дигидрофолата. Как уже было указано (гл. 8, разд. Л, 2), к числу наиболее эффективных противоопухолевых препаратов относятся такие аналоги фолиевой кислоты, как метотрексат (№°-метил-4-амнно-4-дезоксифолиевая кислота). Их действие связано с ингибнрованием дигидрофолатре-дуктазы, что (помимо всего прочего) лишает тимидилат-син-тетазу необходимого для нее субстрата.

а Таково название разд. V статьи Фридкина Adv. Enzymol