Messung der Enzymaktivität der Dihydrofolatreduktase

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Die Dihydrofolat-Reduktase (EC 1.5.1.3; 5,6,7,8-Tetrahydrofolat:NADP⁺-Oxidoreduktase; DHFR) ist ein ubiquitär vorkommendes Enzym, das für den normalen zellulären Stoffwechsel sowohl in prokaryotischen als auch in eukaryotischen Zellen essenziell ist. Die Dihydrofolat-Reduktase katalysiert die Reduktion von 7,8-Dihydrofolat (H₂F) zu 5,6,7,8-Tetrahydrofolat (H₄F) sowie – mit deutlich geringerer Geschwindigkeit – die Umwandlung von Folat zu 5,6,7,8-Tetrahydrofolat (H₄F). Die Reaktion ist NADPH-abhängig; NADH kann ebenfalls als Cofaktor dienen, jedoch mit geringerer Effizienz.

Die primäre physiologische Funktion der Dihydrofolat-Reduktase besteht in der Regulation der intrazellulären Menge an Tetrahydrofolat, einem Vorläufer von Cofaktoren, die für die Biosynthese von Purinen, Pyrimidinen und verschiedenen Aminosäuren erforderlich sind. Die wichtigste Umwandlung unter Beteiligung von 5,6,7,8-Tetrahydrofolat im Kontext einer DHFR-bezogenen Chemotherapie ist die Biosynthese von Thymidylat (dTMP). Für ein ausgewogenes Zellwachstum ist eine kontinuierliche Versorgung mit 5,6,7,8-Tetrahydrofolat erforderlich, die nur durch die fortlaufende Regeneration über die Dihydrofolat-Reduktase gewährleistet werden kann. Eine Hemmung der Dihydrofolat-Reduktase führt zu einer zellulären Abnahme der 5,6,7,8-Tetrahydrofolat-Cofaktoren und stört dadurch die Synthese von Purinen, Pyrimidinen und mehreren Aminosäuren. Dieser Prozess resultiert letztlich in Zelltod. Daraus lässt sich schließen, dass die Dihydrofolat-Reduktase aufgrund ihrer Schlüsselrolle in der Synthese von DNA-Vorstufen ein attraktives pharmakologisches Target für Inhibitoren darstellt. Viele antineoplastische und antimikrobielle Arzneistoffe, wie Methotrexat (Hemmung der mammalischen Dihydrofolat-Reduktase), Trimethoprim (Hemmung der bakteriellen Dihydrofolat-Reduktase) und Pyrimethamin, wirken durch Inhibition der Dihydrofolat-Reduktase. Darüber hinaus können Mutationen der Dihydrofolat-Reduktase einen seltenen autosomal-rezessiven angeborenen Defekt des Folatstoffwechsels verursachen, der zu megaloblastärer Anämie und Panzytopenie führt. Dieses Enzym kann zudem als Zielstruktur in der Krebstherapie adressiert werden. Die klinische Relevanz der Dihydrofolat-Reduktase hat sie außerdem zu einem langfristigen Fokus enzymologischer Forschung gemacht. So ist beispielsweise die Dihydrofolat-Reduktase aus Escherichia coli aufgrund ihrer monomeren Struktur ohne Metalle, ohne S‑S-Bindungen und mit reversibler Faltungsfähigkeit ein bevorzugtes Modellsystem für enzymologische Studien.

Abbildung: Die Kristallstruktur der E. coli-Dihydrofolat-Reduktase im Komplex mit Folat und NADP⁺.
PDB: 4X5F

Zusammenfassend spielt die Dihydrofolat-Reduktase eine zentrale Rolle in klinischen, pharmazeutischen und therapeutischen Anwendungen. Um ein umfassendes Verständnis dieses Enzyms zu erlangen, ist vertieftes Wissen erforderlich – 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 exzellente Technologie, fundiertes Fachwissen und modernste Ausstattung, um Ihre Forschung optimal zu unterstützen. Unser schneller Service, eine hohe Kundenorientierung und engagierte Vorgehensweisen haben Creative Enzymes zu einem bevorzugten Anbieter auf dem globalen Markt gemacht.