Кіріспе

Метил циклындағы шектеуші фермент – метилентетрагидрофолат редуктазасы (MTHFR), және ол MTHFR генімен кодталады. Метилентетрагидрофолат редуктазасы 5,10-метилентетрагидрофолаттың 5-метилтетрагидрофолатқа айналуын катализдейді, бұл гомоцистеиннің метионға қайта метилдеуіне қосымша субстрат болып табылады. Бұл геннің табиғи вариациясы әдетте сау адамдарда кең таралған. Кейбір варианттар окклюзиялық қан тамырлары ауруларына, нейрон түтігінің кемістіктеріне, Альцгеймер ауруына және деменцияның басқа түрлеріне, ішек қатерлі ісігіне және жедел лейкемияға қабылдануға бейімділіктің артуымен байланысты болғанымен, кішкентай, алғашқы зерттеулердің нәтижелері қайталанбады. Бұл гендегі кейбір мутациялар метилентетрагидрофолат редуктазасының жетіспеушілігімен байланысты. I кешенінің рецессивті спастикалық парапарезбен байланысты жетіспеушілігі де MTHFR варианттарымен байланысты. Сонымен қатар, бұл геннің бұрмаланған промотор гиперметилденуі ерлердегі сүексіздік және қайталама спонтанды түсікпен байланысты.

Биохимия

Метил циклінің жылдамдықты шектейтін сатысында MTHFR 5,10 метил тетрагидрофолатты (субстрат) 5 метил тетрагидрофолатқа (өнім) қайтымсыз түрде тотықтырады. 5,10 метилен тетрагидрофолат dUMP-ті dTMP-ге түрлендіру үшін, жаңадан тимидин синтезі үшін қолданылады. 5 Метил тетрагидрофолат гомоцистеинды (потенциалды улы аминқышқылы) метионин синтетаза ферменті арқылы метионинге айналдырады. (Гомоцистеиннің фолаттан тәуелсіз бетаин гомоцистеин метилтрансфераза (BHMT) ферменті арқылы да метионинге айналуы мүмкін екенін ескеріңіз.) MTHFR флавин кофакторын қамтиды және NAD(P)H-ты тотықтырғыш агент ретінде пайдаланады.

Құрылымы

Сүтқоректілердің МТГФР-і N-терминалды катализдік домен мен C-терминалды реттеуші доменнен құралған. МТГФР кем дегенде екі промотор және екі изоформаға (70 кДа және 77 кДа) ие.

Реттеу

MTHFR белсенділігі дигидрофолат (DHF) және S-аденозилметионин (SAM, немесе AdoMet) қосылуымен тежелуі мүмкін. MTHFR фосфорилдануға да ұшырайды, бұл оның белсенділігін шамамен 20%-ға төмендетіп, SAM-мен оңай тежелуіне жағдай жасайды.

Генетика

Фермент адамда 1-ші хромосоманың p36.3 локусында орналасқан MTHFR символы бар генмен кодталады. Бұл генмен байланысты ДНК тізбегінің варианттары (генетикалық полиморфизмдер) бар. 2000 жылы жарияланған мәліметтер бойынша полиморфизмдердің саны 24-ке жеткен. Ең көп зерттелген екеуі – C677T (rs1801133) және A1298C (rs1801131) бір нуклеотидтік полиморфизмдер (SNP). Көптеген жарияланған зерттеулер осы SNP-лар мен түрлі аурулар арасындағы байланысты көрсеткенімен, Американдық медициналық генетика колледжі ресми практикалық ұсынымдар шығарды, онда осы екі вариантты тексеруден немесе туралы хабарлаудан бас тарту ұсынылады, себебі "Жақында жасалған мета-талдаулар гипергомоцистеинемия мен жүрек ишемиялық ауруларының қаупі, сондай-ақ MTHFR полиморфизмінің статусы мен веноздық тромбоэмболия қаупі арасындағы байланысты жоққа шығарды. MTHFR полиморфизмін тексерудің клиникалық пайдасы шамалы екенін көрсететін дәлелдер көбейіп келеді."

A1298C SNP (Glu429Ala)

МТГФР-ның 1298 нуклеотидінде екі мүмкіндік бар: А немесе С. 1298А (429-шы аминоқышқылда Глу тауашасына алып келетін) ең көп кездесетін нұсқасы, ал 1298С (429-шы аминоқышқылда Ала тауашасымен алмасуға алып келетін) сирек кездеседі. 1298AA – «қалыпты» гомозигота, 1298AC – гетерозигота, ал 1298CC – «вариантты» гомозигота. Адамның рекомбинантты МТГФР-ын зерттеулерде 1298С кодтайтын белокты 1298А-дан белсенділігі, термотұрақсыздығы, ФАД бөлінуі, немесе 5-метил ТХФ-тың қорғау әсері тұрғысынан ажырату мүмкін емес. MTHFR A1298C үлкен депрессиялық аурудың дамуына түрткіс беруші фактор ретінде немесе болжамдық немесе диагностикалық маркер ретінде, әсіресе C677T-мен бірге, қызмет ете алады.

MTHFR полиморфизмдерін анықтау

Бір PCR реакциясында C677T және A1298C полиморфизмдерін, сондай-ақ A66G MTRR полиморфизмін бірдей анықтау үшін триплекстік тетра-праймерлік ARMS PCR әдісі жасалды.

Қатты MTHFR жетіспеушілігі

Қатты MTHFR жетіспеушілігі сирек кездеседі (дүниежүзінде шамамен 50 жағдай тіркелген) және 0–20% қалдық ферменттік белсенділікке әкелетін мутациялардың нәтижесінде туындайды. Қытайлық ұйғыр халқы арасында жүргізілген зерттеу көрсеткендей, MTHFR-дегі rs1801131 полиморфизмі ұйғыр халқында nsCL/P-мен байланысты. Ұйғыр халқының бірегей генетикалық және орталық сипаттамаларын ескере отырып, бұл тұжырымдар осы күрделі аурудың пайда болу механизмдерін зерттеуге көмектесуі мүмкін.

Эпигенетика

МТФР-нің бұрыс промотор гиперметилденуі ерлердегі сүексіздікпен байланысты. Бұған қоса, бұл бұрыс эпигенетикалық құбылыс қайталап түсік тастаған жұбайлардың сперма үлгілерінде байқалды. МТФР-нің бұрыс промотор гиперметилденуі сперматогенез жасушаларындағы ДНҚ метилденудің екі маңызды қызметіне – геномдық метилдену процесіне және әкелік гендердің геномдық импринтингіне әсер етуі мүмкін. Сонымен қатар, МТФР генінің промоторы гиперметилденуі сүексіз еркектердің сперма үлгілеріндегі H19 импринттелген генінің метилденуінің жоғалуымен де байланысты. Фол қышқылының белсенді түрі – L-метилфолат, МТФР полиморфизмінен туындаған жағдайлар үшін мақсатты ем болуы мүмкін.

Реакция және метаболизм

MTHFR ферменті катализдейтін жалпы реакция оң жақта көрсетілген. Реакцияда NAD(P)H гидрид доноры және FAD кофакторы қолданылады. E. coli ферменті NADH донорына күшті бейімділік танытады, ал сүтқоректілер ферменті NADPH-қа ғана тән.

Альтернативтік медицина

Тұтынушыларға тікелей генетикалық тестілеудің кеңеюімен қатар, балама медицина индустриясы МТГФР полиморфизмі деп аталатын, күмәнді тестілер мен жоғары табыс әкелетін шарлатандық емдеулерді белсенді түрде насистеді, бұл мутациялардың денсаулыққа ешқандай әсері дәлелденбегеніне қарамастан. Әсіресе аутизм спектрі бұзылыстарына қатысты МТГФР полиморфизмі үшін сатылатын қосымшалар мен басқа да емдеулер «жылан майы» деп сипатталады. МТГФР тестілеріне сұраныс артып жатқанмен, олар көбінесе қажет емес, себебі МТГФР генінің мутациялары мен түрлі аурулар арасындағы байланыс нақты себеп-салдарлық қатынас ретінде толыққанды дәлелденбеген.