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| エイリアス | DUT、dUTPase、デオキシウリジントリホスファターゼ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 外部ID | オミム：601266; MGI : 1346051;ホモロジーン: 31475;ジーンカード：DUT; OMA :DUT - オルソログ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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DUTPピロホスファターゼはDUTとしても知られ、ヒトでは15番染色体のDUT遺伝子によってコードされる酵素である。 [5]
この遺伝子は、ヌクレオチド 代謝に必須の酵素をコードしています。コードされたタンパク質は、dUTP をdUMPとピロリン酸に加水分解する、遍在するホモ三量体酵素を形成します。この反応は、 DNA 複製に必要なチミンヌクレオチドの合成のための前駆体 (dUMP) を提供することと、dUTP の細胞内プールを制限することという 2 つの細胞目的を果たします。dUTP レベルの上昇は、 DNA へのウラシルの取り込みの増加につながり、ウラシルグリコシラーゼによって媒介される広範な除去修復を誘発します。dUTP の除去と再取り込みをもたらすこの修復プロセスは、自己破壊的であり、DNA の断片化と細胞死につながります。この遺伝子の選択的スプライシングは、ミトコンドリアまたは核のいずれかに局在する異なるアイソフォームにつながります。関連する擬似遺伝子は、染色体 19 にあります。[5]
構造
ヒトでは、この遺伝子は、核アイソフォーム（DUT-N）とミトコンドリアアイソフォーム（DUT-M）という、細胞内局在が異なる2つのアイソフォームを持つホモ三量体酵素をコードしています。[6] [7] [8]
遺伝子
ノーザンブロット解析により、DUT-N（1.1 kb）とDUT-M（1.4 kb）の異なるmRNA転写産物が明らかになった。 [7]これらのアイソフォームは異なる5'エクソンでの選択的スプライシングによって生成され、DUT-Nの最初のエクソンはDUT-Mの最初のエクソンの767塩基対下流に発生する。 [7] [8]これらのアイソフォームの異なる発現を説明するために、異なるプロモーターにおける調節が提案されている。[7]
タンパク質
DUT-N（22 kDa）とDUT-M（23 kDa）の成熟型は、DUT-Mに存在する短いN末端領域を除いてほぼ同一である。DUT-M前駆体（31 kDa）には、翻訳後切断を受けてミトコンドリアに輸送される、アルギニンを多く含む69残基の ミトコンドリア標的配列が含まれる。 [6] [7] [8]一方、単分節NLS配列は、そうでなければ細胞質に蓄積するDUT-Nの機能と核局在に不可欠である。[6] [8]両方のアイソフォームにNLSが含まれるが、DUT-Mの配列は同族のカリオフェリンから隔離されている。[6] DUT-N（6.0）とDUT-M（8.1）の等電点は、それぞれの細胞内コンパートメントのpHに対応する。[7]
DUT は、3 つのサブユニットそれぞれによって形成される3 つの活性部位を持つホモ三量体です。 [8]通常、各サブユニットは 8 本の鎖からなるバレルを形成し、C 末端の β 鎖を他のサブユニットと交換して三量体構造を形成します。β 鎖の交換に加えて、これらのサブユニットは拡張された二分子界面と 3 倍の中心チャネルを介して相互作用します。[9] dUTPaseファミリー のメンバーであるDUT は、酵素機能のためにMg2+などの二価 金属イオンの存在を必要とします。 [10] DUT-N には、細胞周期制御の一環としてセリンがリン酸化されるコンセンサス サイクリン依存性キナーゼ リン酸化部位も含まれています。 [7]
関数
DUTはdUTPaseファミリーの一員で、dUTPをdUMPと無機ピロリン酸にピロリン酸分解する触媒作用があることが知られています。この機能は、チミジル酸合成酵素（TS）によってdUMP産物がメチル化されてdTMPを形成し、それがリン酸化されてdTTPになるため、チミジル酸の新規生合成を介してDNAの複製と修復に寄与します。[ 6 ] [ 7 ] [8] [11] DUTは細胞内のdUTPレベルを低下させることでゲノムの完全性を維持し、ウラシルのDNAへの誤った取り込みと細胞死につながるDNA修復を介した鎖切断の繰り返しを防ぐことも重要です。[6] [7] [8] [10] [11]
2つのDUTアイソフォームは、異なる局在に加えて、異なる発現パターンを示します。DUT-Mは恒常的に発現しますが、DUT-Nは細胞周期制御下にあり、S期に顕著にアップレギュレーションされます。[6] [7]これらの発現パターンは、それぞれのゲノムのDNA複製サイクルにおける役割に対応しており、各アイソフォームに影響を与える異なる制御メカニズムを示しています。[7]
機構
dUTP加水分解サイクルは、次の4つの酵素ステップに大まかに分類できます：(i) 基質への高速結合、(ii)酵素-基質複合体の触媒能のある構造への異性化、(iii) 基質の加水分解、(iv) 生成物の急速で無秩序な放出。[12]
臨床的意義
5-フルオロウラシルなどの多くの化学療法剤は、チミジル酸代謝におけるTSを標的として、頭頸部癌、乳癌、消化管癌などの腫瘍性疾患を治療するため、DUTはdUTPの蓄積に対抗することで細胞毒性の副作用から保護する可能性があります。[7] [8] [11] [13] [14]同時に、DUT-Nの高レベルは化学療法抵抗性と腫瘍の進行の速さと関連付けられており、したがって、全生存率と化学療法への反応の予後マーカーとして機能することもできます。 [7] [8] [11] [12] [13]同様に、DUTは肝細胞癌で有意に過剰発現しており、癌の予後マーカーとして機能する可能性があります。[15]注目すべきことに、DUTの発現は腫瘍細胞のアポトーシスを促進するために腫瘍抑制遺伝子p53によって制御されている。<pmid19015155 /> 異常なDUTの発現と局在は癌の形質転換を促進すると推測されている。[8]
インタラクション
DUTはdUTPと相互作用して、dUMPとピロリン酸への加水分解を触媒する。[5] E2FとSp1はプロモーターに結合することでDUTの発現を促進し、p53はプロモーターに結合することでDUTの転写を阻害する。DUTプロモーターにはNF-κB結合部位も同定されている。 [14]
参考文献
- ^ abc GRCh38: Ensembl リリース 89: ENSG00000128951 – Ensembl、2017 年 5 月
- ^ abc GRCm38: Ensembl リリース 89: ENSMUSG00000027203 – Ensembl、2017 年 5 月
- ^ 「Human PubMed Reference:」。国立生物工学情報センター、米国国立医学図書館。
- ^ 「マウス PubMed リファレンス:」。国立生物工学情報センター、米国国立医学図書館。
- ^ abc 「Entrez Gene: DUT dUTP ピロホスファターゼ」。
- ^ abcdefg Róna G、Marfori M、Borsos M、Scheer I、Takács E、Tóth J、Babos F、Magyar A、Erdei A、Bozóky Z、Buday L、Kobe B、Vértessy BG (2013 年 12 月)。 「ヒト dUTPase の核局在化シグナルに隣接するリン酸化は核への移入を無効にする: 構造的および機構的洞察」(PDF)。Acta Crystallographica セクション D。69 (Pt 12): 2495–505。土井：10.1107/S0907444913023354。PMID 24311590。
- ^ abcdefghijklm Ladner RD、Caradonna SJ (1997 年 7 月)。「ヒト dUTPase 遺伝子は核とミトコンドリアの両方のアイソフォームをコードします。アイソフォームの差次的発現とミトコンドリア種をコードする cDNA の特性」。The Journal of Biological Chemistry。272 ( 30): 19072–80。doi : 10.1074/ jbc.272.30.19072。PMID 9228092。
- ^ abcdefghij Tinkelenberg BA、Fazzone W、Lynch FJ、Ladner RD (2003 年 7 月)。「ヒト核 dUTPase アイソフォームの局在を決定する配列の特定」。実験細胞研究。287 (1): 39–46。doi : 10.1016 /s0014-4827(03)00048-x。PMID 12799180 。
- ^ Takács E、Barabás O、Petoukhov MV、Svergun DI、Vértessy BG (2009 年 3 月)。「分子形状と dUTPase オリゴマーの組織化におけるベータストランドスワッピングの重要な役割」。FEBS Letters。583 ( 5 ) : 865–71。doi : 10.1016 /j.febslet.2009.02.011。PMID 19302784。
- ^ ab Persson R、Cedergren-Zeppezauer ES 、 Wilson KS (2001 年 12 月)。「ホモ三量体 dUTPases; dUTP の特異的認識と加水分解のための構造ソリューション」。Current Protein & Peptide Science。2 ( 4): 287–300。doi : 10.2174 /1389203013381035。PMID 12369926 。
- ^ abcd Ladner RD (2001年12月). 「癌化学療法におけるdUTPaseとウラシル-DNA修復の役割」Current Protein & Peptide Science . 2 (4): 361–70. doi :10.2174/1389203013380991. PMID 12374095.
- ^ ab Tóth J、Varga B、Kovács M、Málnási-Csizmadia A、Vértessy BG (2007 年 11 月)。 「必須ヌクレオチドピロホスファターゼ酵素であるヒト dUTPase の動態機構」。生物化学ジャーナル。282 (46): 33572–82。土井：10.1074/jbc.M706230200。PMID 17848562。
- ^ ab Ladner RD、Lynch FJ、Groshen S、Xiong YP、Sherrod A、Caradonna SJ、Stoehlmacher J、Lenz HJ (2000 年 7 月)。「正常組織および腫瘍組織における dUTP ヌクレオチド加水分解酵素アイソフォーム発現: 大腸がんにおける生存率および 5-フルオロウラシルへの反応との関連」。Cancer Research。60 ( 13 ): 3493–503。PMID 10910061 。
- ^ ab Wilson PM、Fazzone W、LaBonte MJ、Lenz HJ、Ladner RD (2009 年 1 月)。「オキサリプラチン誘発 DNA 損傷に対するヒト dUTPase 遺伝子発現および p53 介在転写抑制の調節」。核酸 研究。37 ( 1 ) : 78–95。doi :10.1093/nar/gkn910。PMC 2615606。PMID 19015155。
- ^ 高取裕、山下隆、本田M、西野隆、新井和、山下隆、高村裕、太田隆、禅Y、金子真司 (2010年3月)。 「dUTP ピロホスファターゼの発現は肝細胞癌の予後不良と相関します。」肝臓インターナショナル。30 (3): 438–46。土井：10.1111/j.1478-3231.2009.02177.x。PMID 19968781。S2CID 26272889 。
さらに読む
- Persson R、Cedergren - Zeppezauer ES、Wilson KS (2001 年 12 月)。「ホモ三量体 dUTPases; dUTP の特異的認識と加水分解のための構造ソリューション」。Current Protein & Peptide Science。2 ( 4): 287–300。doi : 10.2174 /1389203013381035。PMID 12369926 。
- Ladner RD (2001 年 12 月)。 「癌化学療法における dUTPase とウラシル-DNA 修復の役割」。Current Protein & Peptide Science。2 ( 4): 361–70。doi :10.2174/1389203013380991。PMID 12374095 。
- McIntosh EM、Ager DD、 Gadsden MH、Haynes RH (1992 年 9 月)。「ヒト dUTP ピロホスファターゼ: cDNA 配列と酵素の潜在的生物学的重要性」。米国科学 アカデミー紀要。89 (17): 8020–4。Bibcode : 1992PNAS ...89.8020M。doi : 10.1073/ pnas.89.17.8020。PMC 49847。PMID 1325640。
- Strahler JR、Zhu XX、Hora N、Wang YK、Andrews PC、Roseman NA、Neel JV、Turka L、Hanash SM (1993 年 6 月)。「ヒト T 細胞における dUTPase の成熟段階と増殖依存性発現」。米国科学 アカデミー紀要。90 (11): 4991–5。Bibcode :1993PNAS... 90.4991S。doi : 10.1073 / pnas.90.11.4991。PMC 46639。PMID 8389461。
- Ladner RD、McNulty DE、Carr SA 、 Roberts GD、Caradonna SJ (1996 年 3 月)。「ヒトデオキシウリジン三リン酸ヌクレオチドヒドロラーゼの異なる核およびミトコンドリア型の特徴」。The Journal of Biological Chemistry。271 ( 13): 7745–51。doi : 10.1074 /jbc.271.13.7745。PMID 8631816 。
- Ladner RD、Carr SA、Huddleston MJ、McNulty DE、Caradonna SJ (1996 年 3 月)。「ヒトデオキシウリジン三リン酸ヌクレオチドヒドロラーゼの核型に特有のコンセンサスサイクリン依存性キナーゼリン酸化部位の同定」。The Journal of Biological Chemistry。271 ( 13): 7752–7。doi : 10.1074/ jbc.271.13.7752。PMID 8631817。
- Mol CD、Harris JM、McIntosh EM 、 Tainer JA (1996 年 9 月)。「ヒト dUTP ピロホスファターゼ: ベータヘアピンによるウラシル認識と 3 つのサブユニットで形成される活性部位」。 構造。4 ( 9 ): 1077–92。doi : 10.1016/S0969-2126(96)00114-1。PMID 8805593。
- Chu R、Lin Y、Rao MS 、 Reddy JK (1996 年 11 月)。「ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体アルファの阻害剤としてのラットデオキシウリジントリホスファターゼのクローニングと同定」。The Journal of Biological Chemistry。271 ( 44): 27670–6。doi : 10.1074 /jbc.271.44.27670。PMID 8910358。
- Cohen D、Heng HH、Shi XM、McIntosh EM、Tsui LC、Pearlman RE (1997 年 2 月)。「蛍光 in situ ハイブリダイゼーションによるヒト dUTPase 遺伝子 (DUT) の染色体 15q15-q21. 1 への割り当て」。Genomics . 40 ( 1): 213–5. doi :10.1006/geno.1996.4540. PMID 9070952。
- Ladner RD、Caradonna SJ (1997 年 7 月)。「ヒト dUTPase 遺伝子は核とミトコンドリアの両方のアイソフォームをコードします。アイソフォームの差次的発現とミトコンドリア種をコードする cDNA の特性」。The Journal of Biological Chemistry。272 ( 30): 19072–80。doi : 10.1074/ jbc.272.30.19072。PMID 9228092 。
- Ladner RD、Lynch FJ、Groshen S、Xiong YP、Sherrod A、Caradonna SJ、Stoehlmacher J、Lenz HJ (2000 年 7 月)。「正常組織および腫瘍組織における dUTP ヌクレオチド加水分解酵素アイソフォームの発現: 大腸がんにおける生存率および 5-フルオロウラシルへの反応との関連」。Cancer Research。60 ( 13 ): 3493–503。PMID 10910061 。
- Fiser A、Vértessy BG (2000年12 月)。「三量体 dUTPase のサブファミリーにおけるサブユニット通信の変化」。生化学および生物物理学的研究通信。279 (2): 534–42。doi :10.1006/bbrc.2000.3994。PMID 11118321 。
- Pugacheva EN、Ivanov AV、Kravchenko JE、Kopnin BP、Levine AJ、Chumakov PM (2002 年 7 月)。「p53 変異体の新しい機能獲得活性: 5-フルオロウラシルに対する耐性につながる dUTPase 遺伝子発現の活性化」。Oncogene . 21 ( 30): 4595–600. doi : 10.1038/sj.onc.1205704 . PMID 12096336。
- Tinkelenberg BA、Fazzone W、Lynch FJ、Ladner RD (2003 年 7 月)。「ヒト核 dUTPase アイソフォームの局在を決定する配列の特定」。実験細胞研究。287 (1): 39–46。doi : 10.1016 /S0014-4827(03)00048-X。PMID 12799180 。
- Studebaker AW、Lafuse WP、Kloesel R、Williams MV (2005 年 2 月)。「低分子干渉 RNA を使用したヒト dUTPase の調節」。生化学および生物物理学的研究通信。327 (1): 306–10。doi :10.1016/ j.bbrc.2004.12.021。PMID 15629463 。