Three cytosolic and one plasma memb

Three cytosolic and one plasma membrane-bound 5′-nucleotidases have been cloned and characterized. Their various substrate specificities suggest widely different functions in nucleotide metabolism. We now describe a 5′-nucleotidase in mitochondria. The enzyme, named dNT-2, dephosphorylates specifically the 5′- and 2′(3′)-phosphates of uracil and thymine deoxyribonucleotides. The cDNA of human dNT-2 codes for a 25.9-kDa polypeptide with a typical mitochondrial leader peptide, providing the structural basis for two-step processing during import into the mitochondrial matrix. The deduced amino acid sequence is 52% identical to that of a recently described cytosolic deoxyribonucleotidase (dNT-1). The two enzymes share many catalytic properties, but dNT-2 shows a narrower substrate specificity. Mitochondrial localization of dNT-2 was demonstrated by the mitochondrial fluorescence of 293 cells expressing a dNT-2-green fluorescent protein (GFP) fusion protein. 293 cells expressing fusion proteins without leader peptide or with dNT-1 showed a cytosolic fluorescence. During in vitro import into mitochondria, the preprotein lost the leader peptide. We suggest that dNT-2 protects mitochondrial
A deoxyribonucleotidase in mitochondria: Involvement in regulation of dNTP pools and possible link to genetic disease
Chiara Rampazzo, Lisa Gallinaro, [...], and Vera Bianchi

Additional article information

ABSTRACT
Three cytosolic and one plasma membrane-bound 5′-nucleotidases have been cloned and characterized. Their various substrate specificities suggest widely different functions in nucleotide metabolism. We now describe a 5′-nucleotidase in mitochondria. The enzyme, named dNT-2, dephosphorylates specifically the 5′- and 2′(3′)-phosphates of uracil and thymine deoxyribonucleotides. The cDNA of human dNT-2 codes for a 25.9-kDa polypeptide with a typical mitochondrial leader peptide, providing the structural basis for two-step processing during import into the mitochondrial matrix. The deduced amino acid sequence is 52% identical to that of a recently described cytosolic deoxyribonucleotidase (dNT-1). The two enzymes share many catalytic properties, but dNT-2 shows a narrower substrate specificity. Mitochondrial localization of dNT-2 was demonstrated by the mitochondrial fluorescence of 293 cells expressing a dNT-2-green fluorescent protein (GFP) fusion protein. 293 cells expressing fusion proteins without leader peptide or with dNT-1 showed a cytosolic fluorescence. During in vitro import into mitochondria, the preprotein lost the leader peptide. We suggest that dNT-2 protects mitochondrial DNA replication from overproduction of dTTP, in particular in resting cells. Mitochondrial toxicity of dTTP can be inferred from a severe inborn error of metabolism in which the loss of thymidine phosphorylase led to dTTP accumulation and aberrant mitochondrial DNA replication. We localized the gene for dNT-2 on chromosome 17p11.2 in the Smith–Magenis syndrome-critical region, raising the possibility that dNT-2 is involved in the etiology of this genetic disease.

Mitochondrial DNA synthesis occurs throughout the whole cell cycle, independent of nuclear DNA replication (1). It is catalyzed by a separate DNA polymerase that uses distinct 2′-deoxyribonucleoside 5′-triphosphate (dNTP) pools (2, 3), sequestered from cytosolic dNTPs by the mitochondrial membranes. What is the origin of mitochondrial dNTPs and how are pool sizes regulated? Despite considerable efforts, a mitochondrial ribonucleotide reductase has not been found, suggesting import of dNTPs or deoxyribonucleosides from the cytosol into mitochondria. dNTPs are synthesized by the cytosolic ribonucleotide reductase and can be imported directly by a permease of the mitochondrial membrane (4). Deoxyribonucleosides are derived from the extracellular fluid or by catabolism of dNTPs and, after import into mitochondria, phosphorylated by specific intramitochondrial deoxyribonucleoside kinases (5–8).

But what regulates the size of intramitochondrial dNTP pools? This is an important question, because it is well established for cytosolic dNTPs that pool imbalance is genotoxic (9) and can cause specific diseases. Thus, in some cases of hereditary severe immune deficiency, the accumulation of dATP (10, 11) or dGTP (12, 13) in the cytosol of blood cells results in the apoptotic destruction of B and/or T cells. In a different autosomal recessive disease, neurogastrointestinal encephalomyopathy, dTTP accumulates (14) and results in defects in mitochondrial DNA replication. This disease demonstrates that
A deoxyribonucleotidase in mitochondria: Involvement in regulation of dNTP pools and possible link to genetic disease
Chiara Rampazzo, Lisa Gallinaro, [...], and Vera Bianchi

Additional article information

ABSTRACT
Three cytosolic and one plasma membrane-bound 5′-nucleotidases have been cloned and characterized. Their various substrate specificities suggest widely different functions in nucleotide metabolism. We now describe a 5′-nucleotidase in mitochondria. The enzyme, named dNT-2, dephosphorylates specifically the 5′- and 2′(3′)-phosphates of uracil and thymine deoxyribonucleotides. The cDNA of human dNT-2 codes for a 25.9-kDa polypeptide with a typical mitochondrial leader peptide, providing the structural basis for two-step processing during import into the mitochondrial matrix. The deduced amino acid sequence is 52% identical to that of a recently described cytosolic deoxyribonucleotidase (dNT-1). The two enzymes share many catalytic properties, but dNT-2 shows a narrower substrate specificity. Mitochondrial localization of dNT-2 was demonstrated by the mitochondrial fluorescence of 293 cells expressing a dNT-2-green fluorescent protein (GFP) fusion protein. 293 cells expressing fusion proteins without leader peptide or with dNT-1 showed a cytosolic fluorescence. During in vitro import into mitochondria, the preprotein lost the leader peptide. We suggest that dNT-2 protects mitochondrial DNA replication from overproduction of dTTP, in particular in resting cells. Mitochondrial toxicity of dTTP can be inferred from a severe inborn error of metabolism in which the loss of thymidine phosphorylase led to dTTP accumulation and aberrant mitochondrial DNA replication. We localized the gene for dNT-2 on chromosome 17p11.2 in the Smith–Magenis syndrome-critical region, raising the possibility that dNT-2 is involved in the etiology of this genetic disease.

Mitochondrial DNA synthesis occurs throughout the whole cell cycle, independent of nuclear DNA replication (1). It is catalyzed by a separate DNA polymerase that uses distinct 2′-deoxyribonucleoside 5′-triphosphate (dNTP) pools (2, 3), sequestered from cytosolic dNTPs by the mitochondrial membranes. What is the origin of mitochondrial dNTPs and how are pool sizes regulated? Despite considerable efforts, a mitochondrial ribonucleotide reductase has not been found, suggesting import of dNTPs or deoxyribonucleosides from the cytosol into mitochondria. dNTPs are synthesized by the cytosolic ribonucleotide reductase and can be imported directly by a permease of the mitochondrial membrane (4). Deoxyribonucleosides are derived from the extracellular fluid or by catabolism of dNTPs and, after import into mitochondria, phosphorylated by specific intramitochondrial deoxyribonucleoside kinases (5–8).

But what regulates the size of intramitochondrial dNTP pools? This is an important question, because it is well established for cytosolic dNTPs that pool imbalance is genotoxic (9) and can cause specific diseases. Thus, in some cases of hereditary severe immune deficiency, the accumulation of dATP (10, 11) or dGTP (12, 13) in the cytosol of blood cells results in the apoptotic destruction of B and/or T cells. In a different autosomal recessive disease, neurogastrointestinal encephalomyopathy, dTTP accumulates (14) and results in defects in mitochondrial DNA replication. This disease demonstrates that intramitochondrial dNTP pools also must be regulated. In all three diseases, dNTP accumulation is the result of genetic defects in enzymes involved in the catabolism of deoxyribonucleosides: adenosine deaminase (10) or purine nucleoside phosphorylase (12) for purine dNTPs, and thymidine phosphorylase for dTTP (14).

Cytosolic dNTP pools are regulated by two different mechanisms: (i) by allosteric regulation of their de novo synthesis by ribonucleotide reductase (15); and (ii) by substrate cycles, involving the dynamic interplay between anabolic deoxyribonucleoside kinases and catabolic deoxyribonucleotidases (16). The second mechanism helps to explain why the loss of a catabolic enzyme can result in the accumulation of a specific dNTP.

In substrate cycles, a kinase and a 5′-nucleotidase catalyze opposing irreversible reactions (Fig. ​(Fig.1).1). When the supply of deoxyribonucleotides exceeds the requirements for DNA replication, the surplus is degraded and leaves the cell, whose membrane is permeable for deoxyribonucleosides, but not deoxyribonucleotides. When dNTPs are in short supply, deoxyribonucleosides are imported into cells, phosphorylated, and used for DNA replication. Other enzymes that degrade deoxyribonucleosides, such as adenosine deaminase and phosphorylases, shift the cycle into the direction of catabolism. These enzymes attain special importance in cells of the lymphoid system that are low in deoxyribonucleotidase activity, and, in their absence, dATP and dGTP specifically accumulate in B and T cells and cause disease.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

สาม cytosolic หนึ่งผูกกับพลาสมาเมมเบรน 5′-nucleotidases มีการโคลน และลักษณะการ Specificities ของพื้นผิวต่าง ๆ แนะนำฟังก์ชันที่แตกต่างกันอย่างกว้างขวางในเมแทบอลิซึมของนิวคลีโอไทด์ ตอนนี้เราอธิบาย nucleotidase 5′ ใน mitochondria เอนไซม์ ชื่อ dNT-2, dephosphorylates โดยเฉพาะ 5′ และ 2′ (3′) -ฟอสเฟต deoxyribonucleotides uracil และไทมีน CDNA ของมนุษย์ dNT 2 รหัส polypeptide 25.9-kDa มีเป็นเพปไทด์ mitochondrial นำทั่วไป ให้บริการโครงสร้างพื้นฐานสำหรับสองขั้นตอนในการประมวลผลระหว่างการนำเข้าลงในเมตริกซ์ mitochondrial ลำดับกรดอะมิโน deduced ได้ 52% เหมือนกับที่อธิบายไว้เมื่อเร็ว ๆ นี้ cytosolic deoxyribonucleotidase (dNT-1) เอนไซม์สองคุณสมบัติในตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ร่วมกัน แต่ dNT-2 แสดง specificity พื้นผิวที่แคบกว่า แปล mitochondrial dNT 2 ถูกแสดง โดย fluorescence mitochondrial 293 เซลล์แสดงโปรตีนเป็นอาหารโปรตีนเรืองแสงสีเขียว 2 dNT (GFP) 293 เซลล์แสดงอาหารโปรตีน โดยนำเพปไทด์ หรือ กับ dNT พบ cytosolic fluorescence ในระหว่างการนำเข้าในใน mitochondria, preprotein ที่หายไปเพปไทด์ผู้นำ เราขอแนะนำ 2 dNT ที่ปกป้อง mitochondrial Deoxyribonucleotidase ใน mitochondria: มีส่วนร่วมในการควบคุมของ dNTP สระและสามารถเชื่อมโยงกับโรคทางพันธุกรรมRampazzo รียร์ ลิซ่า Gallinaro, [...], และหางเบียนชีรายละเอียดเพิ่มเติมบทคัดย่อThree cytosolic and one plasma membrane-bound 5′-nucleotidases have been cloned and characterized. Their various substrate specificities suggest widely different functions in nucleotide metabolism. We now describe a 5′-nucleotidase in mitochondria. The enzyme, named dNT-2, dephosphorylates specifically the 5′- and 2′(3′)-phosphates of uracil and thymine deoxyribonucleotides. The cDNA of human dNT-2 codes for a 25.9-kDa polypeptide with a typical mitochondrial leader peptide, providing the structural basis for two-step processing during import into the mitochondrial matrix. The deduced amino acid sequence is 52% identical to that of a recently described cytosolic deoxyribonucleotidase (dNT-1). The two enzymes share many catalytic properties, but dNT-2 shows a narrower substrate specificity. Mitochondrial localization of dNT-2 was demonstrated by the mitochondrial fluorescence of 293 cells expressing a dNT-2-green fluorescent protein (GFP) fusion protein. 293 cells expressing fusion proteins without leader peptide or with dNT-1 showed a cytosolic fluorescence. During in vitro import into mitochondria, the preprotein lost the leader peptide. We suggest that dNT-2 protects mitochondrial DNA replication from overproduction of dTTP, in particular in resting cells. Mitochondrial toxicity of dTTP can be inferred from a severe inborn error of metabolism in which the loss of thymidine phosphorylase led to dTTP accumulation and aberrant mitochondrial DNA replication. We localized the gene for dNT-2 on chromosome 17p11.2 in the Smith–Magenis syndrome-critical region, raising the possibility that dNT-2 is involved in the etiology of this genetic disease.Mitochondrial DNA synthesis occurs throughout the whole cell cycle, independent of nuclear DNA replication (1). It is catalyzed by a separate DNA polymerase that uses distinct 2′-deoxyribonucleoside 5′-triphosphate (dNTP) pools (2, 3), sequestered from cytosolic dNTPs by the mitochondrial membranes. What is the origin of mitochondrial dNTPs and how are pool sizes regulated? Despite considerable efforts, a mitochondrial ribonucleotide reductase has not been found, suggesting import of dNTPs or deoxyribonucleosides from the cytosol into mitochondria. dNTPs are synthesized by the cytosolic ribonucleotide reductase and can be imported directly by a permease of the mitochondrial membrane (4). Deoxyribonucleosides are derived from the extracellular fluid or by catabolism of dNTPs and, after import into mitochondria, phosphorylated by specific intramitochondrial deoxyribonucleoside kinases (5–8).But what regulates the size of intramitochondrial dNTP pools? This is an important question, because it is well established for cytosolic dNTPs that pool imbalance is genotoxic (9) and can cause specific diseases. Thus, in some cases of hereditary severe immune deficiency, the accumulation of dATP (10, 11) or dGTP (12, 13) in the cytosol of blood cells results in the apoptotic destruction of B and/or T cells. In a different autosomal recessive disease, neurogastrointestinal encephalomyopathy, dTTP accumulates (14) and results in defects in mitochondrial DNA replication. This disease demonstrates that A deoxyribonucleotidase in mitochondria: Involvement in regulation of dNTP pools and possible link to genetic diseaseChiara Rampazzo, Lisa Gallinaro, [...], and Vera BianchiAdditional article informationABSTRACTThree cytosolic and one plasma membrane-bound 5′-nucleotidases have been cloned and characterized. Their various substrate specificities suggest widely different functions in nucleotide metabolism. We now describe a 5′-nucleotidase in mitochondria. The enzyme, named dNT-2, dephosphorylates specifically the 5′- and 2′(3′)-phosphates of uracil and thymine deoxyribonucleotides. The cDNA of human dNT-2 codes for a 25.9-kDa polypeptide with a typical mitochondrial leader peptide, providing the structural basis for two-step processing during import into the mitochondrial matrix. The deduced amino acid sequence is 52% identical to that of a recently described cytosolic deoxyribonucleotidase (dNT-1). The two enzymes share many catalytic properties, but dNT-2 shows a narrower substrate specificity. Mitochondrial localization of dNT-2 was demonstrated by the mitochondrial fluorescence of 293 cells expressing a dNT-2-green fluorescent protein (GFP) fusion protein. 293 cells expressing fusion proteins without leader peptide or with dNT-1 showed a cytosolic fluorescence. During in vitro import into mitochondria, the preprotein lost the leader peptide. We suggest that dNT-2 protects mitochondrial DNA replication from overproduction of dTTP, in particular in resting cells. Mitochondrial toxicity of dTTP can be inferred from a severe inborn error of metabolism in which the loss of thymidine phosphorylase led to dTTP accumulation and aberrant mitochondrial DNA replication. We localized the gene for dNT-2 on chromosome 17p11.2 in the Smith–Magenis syndrome-critical region, raising the possibility that dNT-2 is involved in the etiology of this genetic disease.
Mitochondrial DNA synthesis occurs throughout the whole cell cycle, independent of nuclear DNA replication (1). It is catalyzed by a separate DNA polymerase that uses distinct 2′-deoxyribonucleoside 5′-triphosphate (dNTP) pools (2, 3), sequestered from cytosolic dNTPs by the mitochondrial membranes. What is the origin of mitochondrial dNTPs and how are pool sizes regulated? Despite considerable efforts, a mitochondrial ribonucleotide reductase has not been found, suggesting import of dNTPs or deoxyribonucleosides from the cytosol into mitochondria. dNTPs are synthesized by the cytosolic ribonucleotide reductase and can be imported directly by a permease of the mitochondrial membrane (4). Deoxyribonucleosides are derived from the extracellular fluid or by catabolism of dNTPs and, after import into mitochondria, phosphorylated by specific intramitochondrial deoxyribonucleoside kinases (5–8).

But what regulates the size of intramitochondrial dNTP pools? This is an important question, because it is well established for cytosolic dNTPs that pool imbalance is genotoxic (9) and can cause specific diseases. Thus, in some cases of hereditary severe immune deficiency, the accumulation of dATP (10, 11) or dGTP (12, 13) in the cytosol of blood cells results in the apoptotic destruction of B and/or T cells. In a different autosomal recessive disease, neurogastrointestinal encephalomyopathy, dTTP accumulates (14) and results in defects in mitochondrial DNA replication. This disease demonstrates that intramitochondrial dNTP pools also must be regulated. In all three diseases, dNTP accumulation is the result of genetic defects in enzymes involved in the catabolism of deoxyribonucleosides: adenosine deaminase (10) or purine nucleoside phosphorylase (12) for purine dNTPs, and thymidine phosphorylase for dTTP (14).

Cytosolic dNTP pools are regulated by two different mechanisms: (i) by allosteric regulation of their de novo synthesis by ribonucleotide reductase (15); and (ii) by substrate cycles, involving the dynamic interplay between anabolic deoxyribonucleoside kinases and catabolic deoxyribonucleotidases (16). The second mechanism helps to explain why the loss of a catabolic enzyme can result in the accumulation of a specific dNTP.

In substrate cycles, a kinase and a 5′-nucleotidase catalyze opposing irreversible reactions (Fig. ​(Fig.1).1). When the supply of deoxyribonucleotides exceeds the requirements for DNA replication, the surplus is degraded and leaves the cell, whose membrane is permeable for deoxyribonucleosides, but not deoxyribonucleotides. When dNTPs are in short supply, deoxyribonucleosides are imported into cells, phosphorylated, and used for DNA replication. Other enzymes that degrade deoxyribonucleosides, such as adenosine deaminase and phosphorylases, shift the cycle into the direction of catabolism. These enzymes attain special importance in cells of the lymphoid system that are low in deoxyribonucleotidase activity, and, in their absence, dATP and dGTP specifically accumulate in B and T cells and cause disease.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

สาม cytosolic และเป็นหนึ่งในเมมเบรนที่ถูกผูกไว้พลาสม่า 5'-nucleotidases ได้รับการโคลนและลักษณะ ไม่เฉพาะเจาะจงพื้นผิวต่างๆของพวกเขาแสดงให้เห็นกันอย่างแพร่หลายหน้าที่แตกต่างกันในการเผาผลาญเบื่อหน่าย ตอนนี้เราอธิบาย 5'-nucleotidase ใน mitochondria เอนไซม์ชื่อ DNT-2, dephosphorylates เฉพาะ 5'- และ 2 '(3) - ฟอสเฟตของ uracil และมีน deoxyribonucleotides ยีนของมนุษย์ DNT-2 รหัสสำหรับ polypeptide-25.9 กิโลดาลตันกับเปปไทด์ผู้นำยลทั่วไปให้โครงสร้างพื้นฐานสำหรับการประมวลผลสองขั้นตอนในระหว่างนำเข้าเมทริกซ์ยล ลำดับกรดอะมิโนอนุมานเป็น 52% เหมือนกับที่อธิบายเมื่อเร็ว ๆ นี้ cytosolic deoxyribonucleotidase (DNT-1) ทั้งสองร่วมกันคุณสมบัติเอนไซม์เร่งปฏิกิริยามาก แต่ DNT-2 แสดงให้เห็นถึงความจำเพาะพื้นผิวแคบ แปลยลของ DNT-2 ก็แสดงให้เห็นโดยการเรืองแสงยล 293 เซลล์แสดงโปรตีนเรืองแสง DNT-2-สีเขียว (GFP) โปรตีนฟิวชั่น 293 เซลล์แสดงโปรตีนเปปไทด์ฟิวชั่นโดยไม่ต้องเป็นผู้นำหรือ DNT-1 แสดงให้เห็นว่าการเรืองแสง cytosolic ในช่วงในหลอดทดลองนำเข้ามาใน mitochondria, preprotein สูญเสียผู้นำเปปไทด์ เราขอแนะนำให้ DNT-2 ปกป้องยล
deoxyribonucleotidase ใน mitochondria: การมีส่วนร่วมในการควบคุมของสระว่ายน้ำ dNTP และเชื่อมโยงไปได้ที่จะเกิดโรคทางพันธุกรรม
Chiara Rampazzo ลิซ่า Gallinaro [... ] และ Vera Bianchi ข้อมูลเพิ่มเติมบทความบทคัดย่อสามcytosolic และเยื่อหุ้มหนึ่ง -bound 5'-nucleotidases ได้รับการโคลนและลักษณะ ไม่เฉพาะเจาะจงพื้นผิวต่างๆของพวกเขาแสดงให้เห็นกันอย่างแพร่หลายหน้าที่แตกต่างกันในการเผาผลาญเบื่อหน่าย ตอนนี้เราอธิบาย 5'-nucleotidase ใน mitochondria เอนไซม์ชื่อ DNT-2, dephosphorylates เฉพาะ 5'- และ 2 '(3) - ฟอสเฟตของ uracil และมีน deoxyribonucleotides ยีนของมนุษย์ DNT-2 รหัสสำหรับ polypeptide-25.9 กิโลดาลตันกับเปปไทด์ผู้นำยลทั่วไปให้โครงสร้างพื้นฐานสำหรับการประมวลผลสองขั้นตอนในระหว่างนำเข้าเมทริกซ์ยล ลำดับกรดอะมิโนอนุมานเป็น 52% เหมือนกับที่อธิบายเมื่อเร็ว ๆ นี้ cytosolic deoxyribonucleotidase (DNT-1) ทั้งสองร่วมกันคุณสมบัติเอนไซม์เร่งปฏิกิริยามาก แต่ DNT-2 แสดงให้เห็นถึงความจำเพาะพื้นผิวแคบ แปลยลของ DNT-2 ก็แสดงให้เห็นโดยการเรืองแสงยล 293 เซลล์แสดงโปรตีนเรืองแสง DNT-2-สีเขียว (GFP) โปรตีนฟิวชั่น 293 เซลล์แสดงโปรตีนเปปไทด์ฟิวชั่นโดยไม่ต้องเป็นผู้นำหรือ DNT-1 แสดงให้เห็นว่าการเรืองแสง cytosolic ในช่วงในหลอดทดลองนำเข้ามาใน mitochondria, preprotein สูญเสียผู้นำเปปไทด์ เราขอแนะนำให้ DNT-2 ช่วยปกป้องการจำลองแบบยลดีเอ็นเอจากมากเกินไปของ dTTP โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเซลล์พักผ่อน พิษยลของ dTTP สามารถสรุปจากข้อผิดพลาดมา แต่กำเนิดที่รุนแรงของการเผาผลาญอาหารที่สูญเสียของ phosphorylase thymidine นำไปสู่การ dTTP สะสมและการเบี่ยงเบนการจำลองแบบยลดีเอ็นเอ เรามีการแปลยีนของ DNT-2 บนโครโมโซม 17p11.2 ในสมิ ธ Magenis ภูมิภาคซินโดรมที่มีความสำคัญเพิ่มความเป็นไปได้ที่ DNT-2 มีส่วนเกี่ยวข้องในสาเหตุของโรคทางพันธุกรรมนี้. การสังเคราะห์ดีเอ็นเอยลเกิดขึ้นตลอดวงจรเซลล์ทั้งหมด เป็นอิสระจากการจำลองดีเอ็นเอนิวเคลียร์ (1) มันเป็นเรื่องที่เร่งปฏิกิริยาด้วยดีเอ็นเอโพลิเมอร์ที่แยกต่างหากที่ใช้แตกต่างกัน 2'-deoxyribonucleoside 5'-triphosphate (dNTP) สระว่ายน้ำ (2, 3), แยกจาก dNTPs cytosolic โดยเยื่อยล ต้นกำเนิดคืออะไรของ dNTPs ยลและวิธีการที่สระว่ายน้ำขนาดมีการควบคุม? แม้จะมีความพยายามมากเป็น reductase ยล ribonucleotide ยังไม่ได้รับการค้นพบบอกการนำเข้า dNTPs หรือ deoxyribonucleosides จากเซลล์เข้าไปที่ mitochondria dNTPs มีการสังเคราะห์โดย reductase cytosolic ribonucleotide และสามารถนำเข้าโดยตรงจาก permease ของเยื่อยล (ที่ 4) Deoxyribonucleosides จะได้มาจากของเหลวหรือสาร catabolism ของ dNTPs และหลังจากที่นำเข้ามาใน mitochondria, phosphorylated โดยเฉพาะไคเนสส์ deoxyribonucleoside intramitochondrial (5-8). แต่สิ่งที่ควบคุมขนาดของสระว่ายน้ำ dNTP intramitochondrial หรือไม่ นี่คือคำถามที่สำคัญเพราะมันเป็นที่ยอมรับกันดีสำหรับ dNTPs cytosolic ว่าความไม่สมดุลของสระว่ายน้ำเป็น genotoxic (9) และอาจทำให้เกิดโรคที่เฉพาะเจาะจง ดังนั้นในบางกรณีของภูมิคุ้มกันบกพร่องทางพันธุกรรมที่รุนแรงสะสมของ dATP (10, 11) หรือ dGTP (12, 13) ในเซลล์ของเซลล์เม็ดเลือดผลในการทำลายที่เกิด apoptosis ของ B และ / หรือทีเซลล์ ในโรค autosomal ถอยที่แตกต่างกัน neurogastrointestinal encephalomyopathy, dTTP สะสม (14) และผลในข้อบกพร่องในการจำลองแบบยลดีเอ็นเอ โรคนี้แสดงให้เห็นว่าdeoxyribonucleotidase ใน mitochondria A: การมีส่วนร่วมในการควบคุมของสระว่ายน้ำ dNTP และเชื่อมโยงไปได้ที่จะเกิดโรคทางพันธุกรรมChiara Rampazzo ลิซ่า Gallinaro [... ] และ Vera Bianchi ข้อมูลเพิ่มเติมบทความบทคัดย่อสามcytosolic และพลาสม่าที่ถูกผูกไว้เยื่อหนึ่ง 5 ' -nucleotidases ได้รับการโคลนและลักษณะ ไม่เฉพาะเจาะจงพื้นผิวต่างๆของพวกเขาแสดงให้เห็นกันอย่างแพร่หลายหน้าที่แตกต่างกันในการเผาผลาญเบื่อหน่าย ตอนนี้เราอธิบาย 5'-nucleotidase ใน mitochondria เอนไซม์ชื่อ DNT-2, dephosphorylates เฉพาะ 5'- และ 2 '(3) - ฟอสเฟตของ uracil และมีน deoxyribonucleotides ยีนของมนุษย์ DNT-2 รหัสสำหรับ polypeptide-25.9 กิโลดาลตันกับเปปไทด์ผู้นำยลทั่วไปให้โครงสร้างพื้นฐานสำหรับการประมวลผลสองขั้นตอนในระหว่างนำเข้าเมทริกซ์ยล ลำดับกรดอะมิโนอนุมานเป็น 52% เหมือนกับที่อธิบายเมื่อเร็ว ๆ นี้ cytosolic deoxyribonucleotidase (DNT-1) ทั้งสองร่วมกันคุณสมบัติเอนไซม์เร่งปฏิกิริยามาก แต่ DNT-2 แสดงให้เห็นถึงความจำเพาะพื้นผิวแคบ แปลยลของ DNT-2 ก็แสดงให้เห็นโดยการเรืองแสงยล 293 เซลล์แสดงโปรตีนเรืองแสง DNT-2-สีเขียว (GFP) โปรตีนฟิวชั่น 293 เซลล์แสดงโปรตีนเปปไทด์ฟิวชั่นโดยไม่ต้องเป็นผู้นำหรือ DNT-1 แสดงให้เห็นว่าการเรืองแสง cytosolic ในช่วงในหลอดทดลองนำเข้ามาใน mitochondria, preprotein สูญเสียผู้นำเปปไทด์ เราขอแนะนำให้ DNT-2 ช่วยปกป้องการจำลองแบบยลดีเอ็นเอจากมากเกินไปของ dTTP โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเซลล์พักผ่อน พิษยลของ dTTP สามารถสรุปจากข้อผิดพลาดมา แต่กำเนิดที่รุนแรงของการเผาผลาญอาหารที่สูญเสียของ phosphorylase thymidine นำไปสู่การ dTTP สะสมและการเบี่ยงเบนการจำลองแบบยลดีเอ็นเอ เรามีการแปลยีนของ DNT-2 บนโครโมโซม 17p11.2 ในสมิ ธ Magenis ภูมิภาคซินโดรมที่มีความสำคัญเพิ่มความเป็นไปได้ที่ DNT-2 มีส่วนเกี่ยวข้องในสาเหตุของโรคทางพันธุกรรมนี้. การสังเคราะห์ดีเอ็นเอยลเกิดขึ้นตลอดวงจรเซลล์ทั้งหมด เป็นอิสระจากการจำลองดีเอ็นเอนิวเคลียร์ (1) มันเป็นเรื่องที่เร่งปฏิกิริยาด้วยดีเอ็นเอโพลิเมอร์ที่แยกต่างหากที่ใช้แตกต่างกัน 2'-deoxyribonucleoside 5'-triphosphate (dNTP) สระว่ายน้ำ (2, 3), แยกจาก dNTPs cytosolic โดยเยื่อยล ต้นกำเนิดคืออะไรของ dNTPs ยลและวิธีการที่สระว่ายน้ำขนาดมีการควบคุม? แม้จะมีความพยายามมากเป็น reductase ยล ribonucleotide ยังไม่ได้รับการค้นพบบอกการนำเข้า dNTPs หรือ deoxyribonucleosides จากเซลล์เข้าไปที่ mitochondria dNTPs มีการสังเคราะห์โดย reductase cytosolic ribonucleotide และสามารถนำเข้าโดยตรงจาก permease ของเยื่อยล (ที่ 4) Deoxyribonucleosides จะได้มาจากของเหลวหรือสาร catabolism ของ dNTPs และหลังจากที่นำเข้ามาใน mitochondria, phosphorylated โดยเฉพาะไคเนสส์ deoxyribonucleoside intramitochondrial (5-8). แต่สิ่งที่ควบคุมขนาดของสระว่ายน้ำ dNTP intramitochondrial หรือไม่ นี่คือคำถามที่สำคัญเพราะมันเป็นที่ยอมรับกันดีสำหรับ dNTPs cytosolic ว่าความไม่สมดุลของสระว่ายน้ำเป็น genotoxic (9) และอาจทำให้เกิดโรคที่เฉพาะเจาะจง ดังนั้นในบางกรณีของภูมิคุ้มกันบกพร่องทางพันธุกรรมที่รุนแรงสะสมของ dATP (10, 11) หรือ dGTP (12, 13) ในเซลล์ของเซลล์เม็ดเลือดผลในการทำลายที่เกิด apoptosis ของ B และ / หรือทีเซลล์ ในโรค autosomal ถอยที่แตกต่างกัน neurogastrointestinal encephalomyopathy, dTTP สะสม (14) และผลในข้อบกพร่องในการจำลองแบบยลดีเอ็นเอ โรคนี้แสดงให้เห็นว่าสระว่ายน้ำ dNTP intramitochondrial ยังต้องได้รับการควบคุม ทั้งสามโรคสะสม dNTP เป็นผลมาจากข้อบกพร่องทางพันธุกรรมในเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในการ catabolism ของ deoxyribonucleosides นี้:. deaminase อะดีโนซีน (10) หรือ purine nucleoside phosphorylase (12) สำหรับ dNTPs purine และ phosphorylase thymidine สำหรับ dTTP (14) cytosolic สระว่ายน้ำ dNTP ถูกควบคุมโดยกลไกที่แตกต่างกันสอง (i) ตามระเบียบของการสังเคราะห์ allosteric โนโวของพวกเขาโดย reductase ribonucleotide (15); และ (ii) โดยรอบพื้นผิวที่เกี่ยวข้องกับการมีปฏิสัมพันธ์แบบไดนามิกระหว่างไคเนสส์ deoxyribonucleoside anabolic และ catabolic deoxyribonucleotidases (16) กลไกที่สองจะช่วยอธิบายได้ว่าทำไมการสูญเสียของเอนไซม์ catabolic สามารถส่งผลให้เกิดการสะสมของ dNTP เฉพาะ. ในรอบพื้นผิว, ไคเนสและกระตุ้น 5'-nucleotidase ปฏิกิริยาของฝ่ายตรงข้ามกลับไม่ได้ (รูป. (รูปที่ 1) 0.1 ) เมื่ออุปทานของ deoxyribonucleotides เกินความต้องการสำหรับการจำลองดีเอ็นเอส่วนเกินเป็นเสื่อมโทรมและใบเซลล์ที่มีเมมเบรนคือดูดซึมสำหรับ deoxyribonucleosides แต่ไม่ deoxyribonucleotides เมื่อ dNTPs อยู่ในการจัดหาสั้น deoxyribonucleosides จะถูกนำเข้าสู่เซลล์, phosphorylated และใช้สำหรับการจำลองดีเอ็นเอ เอนไซม์อื่น ๆ ที่ลด deoxyribonucleosides เช่น deaminase adenosine และ phosphorylases กะวงจรลงในทิศทางของ catabolism เอนไซม์เหล่านี้บรรลุความสำคัญเป็นพิเศษในเซลล์ของระบบต่อมน้ำเหลืองที่อยู่ในระดับต่ำในกิจกรรม deoxyribonucleotidase และในกรณีที่ไม่มีของพวกเขาและ dATP dGTP เฉพาะสะสมใน B และ T เซลล์และก่อให้เกิดโรค

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

3 cytosolic และพลาสมามี 5 ’ - nucleotidases ได้รับการโคลนและศึกษาคุณสมบัติ - พื้นผิวต่างๆ แนะนำฟังก์ชันต่าง ๆอย่างกว้างขวางในการเผาผลาญเบส . ตอนนี้เราอธิบาย 5 ’ - nucleotidase ใน mitochondria . เอนไซม์ ชื่อ dnt-2 dephosphorylates , โดยเฉพาะ 5 ’ - ’ ( 2 3 - ฟอสเฟตของ MBC ) และยูราซิลเพลินตาแมงอีนูน .วิธีรหัส dnt-2 มนุษย์เป็น polypeptide 25.9-kda ด้วยโดยทั่วไปการหัวหน้าเปปไทด์ , ให้พื้นฐานโครงสร้างสองขั้นตอนการประมวลผลระหว่างการนำเข้าลงในเมทริกซ์ยล . ได้ลำดับกรดอะมิโน 52 % เหมือนกับที่เพิ่งอธิบาย cytosolic deoxyribonucleotidase ( dnt-1 ) องเอนไซม์แบ่งสมบัติในการเร่งปฏิกิริยามากแต่ dnt-2 แสดงความจำเพาะ ( แคบลง ยลจำกัด dnt-2 ถูกแสดงให้เห็นโดยการเรืองแสงของพวกเซลล์ที่แสดง dnt-2-green โปรตีนเรืองแสง ( GFP ) โปรตีน . เป็นเซลล์โปรตีนเปปไทด์ฟิวชั่นโดยไม่แสดงผู้นำหรือ dnt-1 พบเรือง cytosolic . ในหลอดทดลองนำเข้าสู่ไมโตคอนเดรีย ,