Todos los organismos vivos están sintetizando constantemente nuevo ácido desoxirribonucleico (ADN) y reparando el ADN dañado. La timidilato sintasa (TS) es una proteína que se encuentra en todos los organismos que producen ADN. Está involucrado en la generación de timidina, uno de los ácidos nucleicos utilizados en la biosíntesis y reparación de ADN.
El ADN está compuesto por una doble hélice que tiene dos combinaciones de ácidos nucleicos que pueden unirse entre sí para formar esta estructura. La citosina se une a la guanidina, mientras que la adenosina se une a la timidina. La timidilato sintasa es una enzima clave en la vía para producir timidina. Regula el suministro de los cuatro precursores de estos ácidos nucleicos. Sin esta enzima, los organismos se desarrollan anormalmente o mueren.
Los compuestos que son intermediarios en el metabolismo, como los que participan en la síntesis de timidina, con frecuencia tienen grupos fosfato de alta energía unidos a ellos. Dichos productos químicos se consideran fosforilados. La mayor energía que se puede obtener de las moléculas de fosfato se obtiene de un grupo de tres moléculas llamado grupo trifosfato. Cuando se rompen los enlaces fosfato, el proceso genera energía.
Dado que la timidilato sintasa es una enzima, cataliza las reacciones para que sucedan más rápidamente de lo que ocurrirían en su ausencia. El sustrato de ácido nucleico para TS es monofosfato de uridina (dUMP). Cataliza la adición de un grupo metilo, CH3, al dUMP para producir monofosfato de timidina (dTMP). Esta molécula tendrá grupos fosfato adicionales agregados por otra enzima para producir dTMP3. El compuesto altamente fosforilado se usará como fuente de timidina para incorporar en cadenas de ADN dañadas y que se están formando nuevamente.
La enzima actúa en concierto con un derivado de ácido fólico reducido llamado 5,10-metilenetetrahidrofolato, o 5, 10-M para abreviar. Un compuesto adicional que se produce junto con dTMP es el dihdyrofolate. Este es un derivado del ácido fólico, también conocido como vitamina B9.
Teniendo en cuenta que la timidilato sintasa tiene un papel tan importante en la síntesis de ADN, ha sido objeto de estudios farmacéuticos. Sin esta enzima, el ADN no se sintetizará. Con frecuencia, el tejido canceroso crece más rápido que el tejido normal circundante. Por lo tanto, dicho tejido canceroso está sintetizando ADN más rápidamente. Los inhibidores de la síntesis de ácido nucleico son candidatos lógicos para probar como agentes anticancerígenos.
Los inhibidores de la timidilato sintasa han demostrado tener potencial para controlar ciertos tipos de cánceres en humanos. Los cánceres colorrectales en particular parecen susceptibles a tales compuestos. Los inhibidores exitosos incluyen fluorouracilo y químicos similares al folato. La eficacia de los inhibidores de TS en el tratamiento del cáncer parece ser mayor para los tumores que tienen bajas tasas de expresión de TS en comparación con los que producen una mayor cantidad de la enzima.