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Complexed Crystal Structure of the Dihydroorotase Domain of Human CAD Protein with the Anticancer Drug 5-Fluorouracil.

ヒトCADタンパク質のジヒドロオロターゼドメインと抗がん剤5-フルオロウラシルの複合体結晶構造 (機械翻訳の邦題)

Biomolecules2023Lin ES, Huang YH, Yang PC, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象ヒト・動物 併記

記録の確認項目

研究デザイン
その他の原著論文
対象
ヒト・動物 併記
出版年
2023
出典
doi.org
抄録の表示
表示あり
出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
鮮度
確認期限内
確認段階
自動処理
記録状態
公開

日本語要約(機械生成)

ジヒドロオロターゼ(DHOase)はピリミジンヌクレオチド生合成経路の第3酵素であり、哺乳類では三機能酵素CADの一部として機能する。本研究では、抗がん剤5-フルオロウラシル(5-FU)がヒトCADのDHOaseドメイン(huDHOase)に結合することを新たに同定し、5-FUインタラクトームを拡張した。huDHOaseと5-FUの複合体結晶構造を1.97Åで決定し(PDB ID 8GVZ)、比較のためリンゴ酸との複合体構造も決定した(PDB ID 8GW0)。両リガンドはhuDHOaseの活性部位に結合し、基質結合時に見られるループイン様式で結合することが明らかとなった。部位特異的変異導入と蛍光消光法により5-FUの結合をさらに特徴付け、huDHOaseの動的ループが阻害剤設計やがん化学療法の標的となり得ることを示した。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Dihydroorotase (DHOase) is the third enzyme in the pathway used for the biosynthesis of pyrimidine nucleotides. In mammals, DHOase is active in a trifunctional enzyme, CAD, which also carries out the activities of carbamoyl phosphate synthetase and aspartate transcarbamoylase. Prior to this study, it was unknown whether the FDA-approved clinical drug 5-fluorouracil (5-FU), which is used as an anticancer therapy, could bind to the DHOase domain of human CAD (huDHOase). Here, we identified huDHOase as a new 5-FU binding protein, thereby extending the 5-FU interactome to this human enzyme. In order to investigate where 5-FU binds to huDHOase, we solved the complexed crystal structure at 1.97 Å (PDB ID 8GVZ). The structure of huDHOase complexed with malate was also determined for the sake of comparison (PDB ID 8GW0). These two nonsubstrate ligands were bound at the active site of huDHOase. It was previously established that the substrate N-carbamoyl-L-aspartate is either bound to or moves away from the active site, but it is the loop that is extended towards (loop-in mode) or moved away (loop-out mode) from the active site. DHOase also binds to nonsubstrate ligands via the loop-out mode. In contrast to the Escherichia coli DHOase model, our complexed structures revealed that huDHOase binds to either 5-FU or malate via the loop-in mode. We further characterized the binding of 5-FU to huDHOase using site-directed mutagenesis and the fluorescence quenching method. Considering the loop-in mode, the dynamic loop in huDHOase should be a suitable drug-targeting site for further designing inhibitors and clinical chemotherapies to suppress pyrimidine biosynthesis in cancer cell lines.

MeSH

AnimalsAntineoplastic AgentsDihydroorotaseFluorouracilHumansLigandsMalatesMammals

DOI 10.3390/biom13010149

PMID 36671534

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