Tiopuriinmetüültransferaas

Tiopuriinmetüültransferaas (TPMT) on tsütoplasma ensüüm, mis viib läbi inimese organismis tiopuriinravimite metüleerimist. Metüleerimise protsessis kasutab tiopuriinmetüültransferaas metüülrühma doonorina S-adenosüül-L-metioniini (SAM). Metülatsioon muudab aromaatsed ja heterotsüklilised väävliühendid, nende hulgas ka tiopuriinravimid 6-merkaptopuriini, asatiopriini ja 6-tioguaniini inaktiivseks. TPMT katalüüsitud metülatsioon on tiopuriinravimite metabolismis viimaseks oluliseks etapiks, metüleerimine muudab ravimi jääksaaduseks.

TPMT geen

Tiopuriinmetüültransferaasi kodeerib TPMT geen. Inimese genoomis paikneb TPMT geen 6. kromosoomi lühikesel õlal (6p22.3). Geeni pikkus on 27000 aluspaari ning koosneb 10 eksonist ja 9 intronist. TPMT geeni promootori piirkonna (−873 kuni +736 aluspaari) GC sisaldus on 71% ehk piirkond on GC rikas. Geeni promootori piirkonnas asuvad veel 17–18 aluspaari pikkused tandeemsed kordusjärjestused, mis varieeruvalt esinevad kolm kuni üheksa korda, eurooplastel tavaliselt viis või kuus korda.
Inimese tiopuriinmetüültransferaasi geenil on neli pseudogeeni, mis asuvad 3. kromosoomil, 18. kromosoomil ning kaks pseudogeeni X-kromosoomil. 
Inimese TPMT-geenile on leitud üheksa homoloogi: šimpansil, reesusahvil, koeral, lehmal, hiirel, rotil, kanal, sebrakalal, konnal. TPMT geeni ortolooge on 101.

TPMT valk

Tiopuriinmetüültransferaasi geen kodeerib 28 kDa suurust valku, mis koosneb 245 aminohappest. Valku kodeeritakse 8 eksonilt. Valgul on üks domeen, mis on kokku pakitud omapäraselt klass I metüültransferaasidele. Domeen koosneb üheksaahelalisest beetalehest, mis külgneb mõlemalt poolt kolme alfalehega. Beetaahelad sisaldavad saiti, mis on võimeline moodustama kompleksi S-adenosüül-homotsüsteiini, S-adenosüül-L-metioniini ja 6-merkaptopuriiniga.
Geneetilised muutused (mutatsioonid ja ühenukleotiidsed polümorfismid) TPMT-geenis kutsuvad esile muutusi TPMT aminohappelises koostises ja valgu struktuuris. Struktuuri või koostise muutuse tagajärjel võib valgu funktsioon muutuda ning valk ei suuda oma algupärast ülesannet täita.

TPMT metüleeritavad ravimid

Tiopuriinmetüültransferaas katalüüsib teiste aromaatsete ja tsükliliste väävliühendite seas tiopuriinravimite 6-merkaptopuriini, asatiopriini ja 6-tioguaniini metüleerimist. Tiopuriinravimid on puriini analoogid, tsütotoksilised ravimid, mis on meditsiinis kasutusel erinevate haiguste raviks. Esialgu on tiopuriinravimid inaktiivsed, organismis moodustuvad rakusisese metabolismi käigus aktiivsed ühendid. Aktiivsed metaboliidid (tiopuriinid) seonduvad puriinide asemel DNA ja RNA ahelasse, mis põhjustavad normaalse rakutsükli peatumist ning rakk suunatakse apoptoosi ehk programmeeritud rakusurma.
Tiopuriinmetüültransferaasi aktiivsusest oleneb aktiivsete metaboliitide hulk. TPMT inaktiveerib tiopuriinid metüleerimise teel ning seeläbi vähendab tsütotoksilisuse mõju organismile. TPMT ensüümi normaalse aktiivsuse korral omab ravimi standarddoos terapeutilist ehk toimivat mõju ning ebanormaalse aktiivsuse korral võib ravimite manustamine esile kutsuda kõrvalnähte ning põhjustada toksilisust.

Kliiniline tähtsus

Tiopuriinravimeid, mille metabolismi katalüüsib tiopuriinmetüültransferaas, kasutatakse erinevate haiguste ravimisel. 6-merkaptopuriini kasutatakse ägeda lümfoidleukeemia ravis. Tioguaniini kasutatakse ägeda müeloidleukeemia ravis. Asatiopriini kasutatakse mitmete autoimmuunhaiguste, põletikulise soolehaiguse ja sidekoehaiguste raviks ning organite siirdamisjärgse äratõukereaktsiooni ärahoidmiseks.
Mutatsioonid ja polümorfismid TPMT geenis reguleerivad ensüümi aktiivsust, mistõttu ravimi talumine ning efektiivsus on individuaalsed. Aktiivsuse langedes võib ravimi manustajal esineda eluohtlikke kõrvalnähte ning toksilisust, põhjustades leukopeeniat, müelosupressiooni või hematotoksilisust. Ensüümi aktiivsuse tõusu korral võib ravimi standarddoosi manustamisel haigusest vabanemine olla pikemaajaline ning haigus võib korduda, sest ensüüm lagundab aktiivsed metaboliidid kiiremini ja ravimi efektiivsus langeb. Seetõttu on väga kõrge TPMT aktiivsusega indiviididel toimiva mõju saavutamiseks üks võimalus ravimi doosi suurendamine, kuid sellega suureneb risk kõrvalmõjude tekkimiseks ning võimalusel tuleks eelistata teistsugust raviprogrammi.
Praeguseni saaks kasutada individuaalse raviprogrammi määramiseks polümorfismidega seonduvaid farmakogeneetilisi markereid, kuid need ei seleta lõplikult inimeste erinevat ravimitaluvust. Seetõttu töötavad teadlased (ka Eestis) uute markerite leidmise nimel, et patsientide ravi efektiivsemaks muuta. 

Ensüümi aktiivsus

Tiopuriinmetüültransferaas aktiivsust määratakse enamasti erütrotsüütidest ehk punastest vererakkudest. Erütrotsüütides on TPMT ensüümi aktiivsus tugevas korrelatsioonis teiste kudedega, sealhulgas maksas ja neerudes oleva TPMT tasemega. Seetõttu kasutataksegi TPMT aktiivsuse määramiseks vereproovi, kuna teiste kudede proovidega võrreldes on punased vererakud lihtsamini kättesaadavad. Pärast proovi eraldamist tuvastatakse TPMT ensüümi aktiivsus kõrgefektiivse vedelikkromatograafiaga.
Uuringute põhjal on tuvastatud, et populatsioonis esineb trimodaalne TPMT ensüümi aktiivsuse jaotus: 0,3% indiviididel on väga madal aktiivsus, umbes 10% populatsioonist on osaliselt vähenenud aktiivsus ning ligikaudu 90% on normaalse aktiivsusega. Indiviidid, kellel on tuvastatud normaalsest madalam ensüümi aktiivsus, on enamasti heterosügootsed ühe mutantse alleeli suhtes ning indiviididel, kel esineb ensüümi defitsiit, kannavad kahte mutantset alleeli. TPMT ensüümi aktiivsuse populatsioonisisese varieeruvuse tõttu on oluline enne tiopuriinravimite kasutama hakkamist tuvastada igal patsiendil TPMT aktiivsus, et vältida eluohtlikke ja tõsiseid kõrvalnähtusid ning ära hoida ravimimürgistuse tekkimine.

Teised TPMT aktiivsust mõjutavad faktorid

Tiopuriinmetüültransferaasi ensüümi aktiivsust mõjutavad lisaks genotüübile ka teised faktorid. Üks nendest on S-adenosüül-L-metioniin (SAM), mis osaleb metüülrühma doonorina TPMT töös. SAMi seondumine TPMT aktiivsaiti teeb tekkinud ühendi stabiilsemaks ning TPMT ensüümi aktiivsus ei lange. SAMi biosünteesiraja võtmeelementideks on aminohape metioniin ja ATP. Kui metioniini ja ATP tase on rakkudes piisavalt kõrge, püsib SAMi süntees normaaltasemel ja ühtlasi hoiab SAM TPMT aktiivsust üleval.
Võimalik, et TPMT aktiivsust tõstab ka testosterooni tase. Väikelastel on tuvastatud poistel tunduvalt kõrgem TPMT aktiivsus kui tüdrukutel. Puberteedieani on aktiivsuse tase poistel langenud ning puberteedi algusega uuesti märgatavalt tõusnud. Pärast puberteediaja möödumist langeb ensüümi aktiivsuse tase uuesti. Hoolimata sellest pole täiskasvanutel soo mõju TPMT aktiivsusele suudetud üheselt kinnitada.