Enzymaktivitätsmessung für Dihydrofolat-Reduktase

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Dihydrofolatreduktase (EC 1.5.1.3; 5,6,7,8-Tetrahydrofolat:NADP⁺ Oxidoreduktase; DHFR) ist ein ubiquitär vorkommendes Enzym, das für den normalen Zellstoffwechsel nicht nur in prokaryotischen Zellen, sondern auch in eukaryotischen Zellen notwendig ist. Dihydrofolatreduktase katalysiert die Reduktion von 7,8-Dihydrofolat (H₂F) zu 5,6,7,8-Tetrahydrofolat (H₄F) und die Umwandlung von Folat zu 5,6,7,8-Tetrahydrofolat (H₄F) in einem viel langsameren Tempo. Die Reaktion ist NADPH-abhängig, obwohl auch NADH funktioniert, jedoch weniger effizient.

Die primäre physiologische Rolle der Dihydrofolatreduktase besteht darin, die Menge an Tetrahydrofolat in der Zelle zu regulieren, einem Vorläufer von Cofaktoren, die für die Biosynthese von Purinen, Pyrimidinen und verschiedenen Aminosäuren erforderlich sind. Die wichtigste Umwandlung, die 5,6,7,8-Tetrahydrofolat betrifft und mit der chemotherapeutischen Behandlung in Verbindung steht, ist die Biosynthese von Thymidylat (dTMP). Für ein ausgewogenes Zellwachstum ist eine kontinuierliche Versorgung mit 5,6,7,8-Tetrahydrofolat erforderlich, was nur durch die Auffüllung der Dihydrofolatreduktase möglich ist. Die Hemmung der Dihydrofolatreduktase führt zu einem zellulären Rückgang der 5,6,7,8-Tetrahydrofolat-Cofaktoren und stört somit die Synthese von Purinen, Pyrimidinen und mehreren Aminosäuren. Dieser Prozess führt letztendlich zum Zelltod. Daher kann man schließen, dass die Dihydrofolatreduktase ein attraktives pharmazeutisches Ziel für die Hemmung ist, aufgrund ihrer entscheidenden Rolle in der Synthese von DNA-Vorläufern. Viele antineoplastische und antimikrobielle Medikamente, wie Methotrexat (Hemmung der Dihydrofolatreduktase bei Säugetieren), Trimethoprim (Hemmung der Dihydrofolatreduktase bei Bakterien) und Pyrimethamin wirken, indem sie die Dihydrofolatreduktase hemmen. Darüber hinaus können Mutationen der Dihydrofolatreduktase einen seltenen autosomal-rezessiven angeborenen Fehler des Folatstoffwechsels verursachen, der zu megaloblastischer Anämie und Pancytopenie führt. Dieses Enzym kann auch bei der Behandlung von Krebs gezielt werden. Darüber hinaus hat die klinische Bedeutung der Dihydrofolatreduktase sie zu einem langfristigen Ziel für enzymologische Studien gemacht. Zum Beispiel ist die Dihydrofolatreduktase von Escherichia coli ein bevorzugtes Modellsystem für enzymologische Studien aufgrund ihrer monomeren Struktur ohne Metalle, ohne S-S-Bindungen und reversibler Faltfähigkeit.

Abbildung: Die Kristallstruktur der E. Coli Dihydrofolatreduktase, die mit Folat und NADP⁺ komplexiert ist.
PDB: 4X5F

Abschließend spielt die Dihydrofolatreduktase eine entscheidende Rolle in klinischen, pharmazeutischen und therapeutischen Anwendungen. Um ein umfassendes Verständnis dieses Enzyms zu erlangen, sollte detaillierteres Wissen gewonnen werden, insbesondere durch die Quantifizierung seiner katalytischen Aktivität. Creative Enzymes ist ein führendes Unternehmen, das seit vielen Jahren in der Branche der Enzymaktivitätsmessung tätig ist. Wir verfügen über hervorragende Technologie, professionelles Wissen und die fortschrittlichste Ausrüstung, die Ihre Forschung auf hervorragende Weise unterstützen kann. Unser schneller Service, gute Kundenbetreuung und engagierte Ansätze haben Creative Enzymes zum bevorzugten Anbieter auf dem globalen Markt gemacht.