Ribonukleotidireduktaasi
Ribonukleotidireduktaasin toiminta ja säätely

Ribonukleotidireduktaasin substraatteja ovat adenosiinidifosfaatti, guanosiinidifosfaatti, sytidiinidifosfaatti ja uridiinidifosfaatti ja niistä muodostuu niiden deoksiribonukleotidijohdannaisia dADP:tä, dGDP:tä, dCDP:tä ja dUDP:tä. Viidettä deoksiribonukleotididifosfaattia tymidiinidifosfaattia ribonukleotidireduktaasi ei tuota, vaan sitä muodostuu tymidylaattisyntaasin katalysoimana. Kaikkien ribonukleotidien R1 alayksikössä tapahtuvan reaktion mekanismi on sama, mutta R2 syntyvän radikaalin rakenne vaihtelee.
Ribonukleotidireduktaasin katalysoiman reaktion mekanismin ensimmäisessä vaiheessa yksi alayksikössä R1 sijaitsevan aktiivisen keskuksen kolmesta kysteiiniaminohaposta luovuttaa homolyyttisesti protonin R2-alayksikön tyrosinyyli- tai 5'-deoksiriboadenosyyliradikaalille, jolloin muodostuu erittäin reaktiivinen kysteinyyliradikaali. Tämä radikaali ottaa vastaa ribonukleotidin riboosiyksikön C3-asemassa olevalta hiileltä siihen sitoutuneen protonin. Näin muodostuneen uuden radikaalin C2-hiileen sitoutunut hydroksyyliryhmä ottaa vastaan protonin toiselta kysteiiniaminohapolta ja eliminoituu vetenä. Samanaikaisesti glutamaattisivuketju vastaanottaa protonin C3-asemaan sitoutuneelta hydroksyyliryhmänlt. jolloin muodostuu stabiili α-ketoradikaali. Kolmas kysteiiniaminohappo luovuttaa C2-hiilelle protonin ja sen ja edellisessä vaiheessa protonin luovuttaneen kysteiinin välille muodostuu disulfidisidos. Seuraavaksi muodostunut ketoni pelkistyy hydroksyyliradikaaliksi, joka vastaanottaa protonin kysteiiniaminohapolta muodostaen deoksiribonukleotididifosfaatin. Nyt entsyymi sisältää disulfidisillan kahden kysteiiniaminohapon välillä ja on inaktiivinen. Entsyymin pelkistää ja aktivoi uudelleen tioredoksiini tai jossain tapauksissa glutaredoksiini.
Ribonukleotidireduktaasin säätely on monimutkaista. Alayksikössä R1 on kaksi allosteeristä säätelykohtaa, jotka vaikuttavat entsyymin aktiivisuuteen tai spesifisyyteen. Entsyymiä aktivoi aktiivisuutta säätelevään allosteeriseen säätelykohtaan sitoutunut ATP-molekyyli. Mikäli soluissa on riittävästi deoksiribonukleotideja, sitoutuu samaan kohtaan dATP-molekyyli ja entsyymi inaktivoituu muodostaen heksameerin. Se, mitä deoksiribonukleotidia ribonukleotidireduktaasi tuottaa, riippuu siitä mikä nukleotididifosfaatti on sitoutunut spesifisyyttä säätelevään allosteeriseen säätelykohtaan. ATP:n sitoutuessa tähän säätelykohtaan entsyymi pelkistää uridiini- ja sytosiinidifosfaatteja vastaaviksi deoksiribonukleotideiksi. Jos samaan säätelykohtaan on sitoutuneena tymidiinitrifosfaatti, pelkistyy guanodiinidifosfaatti deoksiguoanosiinifosfaatiksi, joka konsentraation ollessa korkea sitoutuu spesifisyyttä säätelevään kohtaan ja tällöin ribonukleotidireduktaasi pelkistää ADP:tä dADP:ksi. Eräillä eliöillä on myös sepsifisesti ribonukleotidireduktaasin säätelyyn osallistuva inhiboiva säätelyproteiini. Syöpälääkkeenä käytettävän hydroksiurean vaikutusmekanismi perustuu ribonukleotidireduktasin inhiboimiseen, jolloin syöpäsolut eivät kykene tuottamaan DNA:ta eivätkä jakaantumaan.
Malli Escherichia coli -bakteerin ribonukleotidireduktaasin R2-alayksikön rakenteesta
Ribonukleotidireduktaasin allosteerinen säätely