Caracterización de la NTP pirofosfatasa humana DCTPP1 y su papel en la homeostasis intracelular de nucleótidos

Abstract

El mantenimiento de la integridad de la información genética contenida en el DNA es uno de los mayores retos con los que se encuentra un organismo. De su importancia proviene el hecho de que la célula disponga de complejos mecanismos que actúan tanto evitando la producción de errores durante la síntesis de DNA, como reparando cualquier tipo de lesión que pueda generarse. Una función esencial que contribuye al control de daños en el DNA es el mantenimiento de la composición y el tamaño correcto del pool de nucleótidos que será utilizado por la DNA polimerasa durante la replicación. Esto implica no solo el mantener la proporción y la concentración adecuada de los diferentes dNTPs sino al mismo tiempo, eliminar del medio nucleótidos modificados o no canónicos cuya incorporación pudiera dar lugar a mutaciones y/o daños estructurales en el DNA. Las enzimas implicadas en el metabolismo de nucleótidos y especialmente las consideradas como house-cleaning desempeñan un papel fundamental en la regulación y control del pool de nucleótidos, tanto en situaciones fisiológicas normales como patogénicas. Así mismo, estas enzimas pueden jugar un papel relevante en la activación y/o degradación de fármacos. Todo ello confiere especial interés al estudio y caracterización de nuevas enzimas implicadas en estas rutas celulares y su regulación a nivel bioquímico y celular. La proteína humana DCTPP1 es una nucleótidohidrolasa perteneciente a la superfamilia de enzimas house-cleaning conocida como NTP pirofosfatasas todo-¿. Una caracterización bioquímica y funcional de la enzima revela su capacidad para hidrolizar dCTP y varios nucleótidos de desoxicitidina con modificaciones en la posición C5 de la base, especialmente derivados 5-halogenados y 5-formil-dCTP. Además, esta enzima es inhibida de manera competitiva por uno de los productos de la reacción, el pirofosfato, y por dCDP, un intermediario de la ruta de síntesis de pirimidinas. DCTPP1 se encuentra distribuida tanto por citosol como por núcleo y mitocondria, encontrándose una mayor acumulación de enzima en este último. El análisis de la concentración de nucleótidos en células deficientes en DCTPP1 indica que esta enzima juega un papel relevante en el mantenimiento del pool intracelular de nucleótidos mediante el control de los niveles de dCTP. La supresión prolongada de esta enzima causa defectos en proliferación. Además, la expresión de DCTPP1 es activada en distintas situaciones, como debido a la incubación con desoxicitidina o a la deficiencia en alguna de las enzimas de la ruta de síntesis de pirimidina, con el fin de mantener la proporción adecuada de los diferentes nucleótidos. Por otro lado, la deficiencia en DCTPP1 confiere hipersensibilidad a análogos de desoxicitidina con potencial genotóxico como 5I-dCyd y 5me-dCyd así como al fármaco antitumoral aza-dCyd (decitabina) cuya forma activada trifosfato es hidrolizada de manera eficiente por DCTPP1. Tanto esta enzima como la dUTPasa juegan un papel relevante en la protección celular frente al efecto citotóxico y antiproliferativo de la decitabina.