ENOLASE: STRUKTUR, VIRKNINGSMEKANISME, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den enolase er enzymet som er ansvarlig for å utføre omdannelsen av D-2-fosfo-(2PGA) fosfoenolpyruvat (PEP) i glykolysen og glukoneogenesen reverse reaksjonen, to metabolske veier er en del av cellulær energimetabolisme.

Beslutningen om å katalysere denne reaksjonen i den ene eller den andre retningen avhenger av cellens tilgang til glukose. Det vil si av behovene du har for å tilpasse stoffskiftet til degradering eller syntese for å få energi. Uunnværlig for å realisere de viktige prosessene deres.

Tredimensjonal struktur av Enolase. Av Jawahar Swaminathan og MSD-ansatte ved European Bioinformatics Institute, fra Wikimedia Commons.

Gitt at begge metabolske traséer tilhører sentrum av det sentrale metabolske treet til levende vesener, er det ikke overraskende at aminosyresekvensen til dette proteinet er bevart i archaea, bakterier og eukaryoter. Og derfor at den har lignende katalytiske egenskaper.

Lokaliseringen av enolase i cellen er begrenset til cytosol, et rom hvor både glykolyse (også kalt glykolyse) og glukoneogenese finner sted i de fleste organismer.

Imidlertid er det også blitt påvist i andre cellerom som plasmamembranen til mange patogener og kreftceller. Der ser det ut til å være involvert i tilrettelegging av celleformidlingsprosesser, en funksjon som er helt annerledes enn dens klassiske funksjon.

Enzymer som er i stand til å utføre mer enn en funksjon, for eksempel enolase, er kjent som månelysende enzymer.

Struktur

Den kvartære strukturen av enolase bundet eller ikke til dens ligander er blitt bestemt i et stort antall prokaryote og eukaryote individer.

Hver monomer har to domener: et lite aminoterminal domene og et større karboksylterminalt domene. Det N-terminale domenet består av tre a-helikser og fire β-ark. Mens C-terminalen er sammensatt av åtte β-ark som veksler mellom dem og danner en ß-tønne som er omgitt av åtte α helices.

Videre er to bindingsseter for divalente kationer funnet på hver monomer som har blitt betegnet som "konformasjonssete" og "katalytisk sete." Den første er ikke veldig selektiv og kan binde en lang rekke toverdige kationer i fravær av et underlag.

Mens den andre binder seg til ioner etter at underlaget har bundet seg til enzymet. Binding av ioner til begge steder er avgjørende for at reaksjonen skal fortsette.

Til slutt er det viktig å nevne at monomerer i homodimerer er forbundet med å opprettholde en parallell orientering. Derfor er det aktive sted begrenset til den sentrale regionen dannet av nevnte kryss.

Imidlertid deltar bare rester av en av de to monomerer i katalyse. Dette forklarer evnen til monomerer til å utføre reaksjonen under eksperimentelle forhold.

Virkningsmekanismen

Handlingsmekanisme brukt av enzymet Enolase. Av Kthompson08 på engelsk Wikipedia, fra Wikimedia Commons.

Strukturstudier, så vel som de som har gjort det mulig å bestemme de kinetiske og fysisk-kjemiske egenskapene til enolase, har gjort det mulig å forstå dens virkningsmekanisme.

Måten enzym katalyserer reaksjonen på er ganske interessant. Selv om bare ett underlag er involvert, er en ordnet sekvensiell mekanisme det som er blitt foreslått.

Dette begynner med bindingen av et Mg2 + -ion til det konformasjonsstedet til en av monomerene. Det fortsetter med bindingen av substratet til det aktive sete, fulgt av bindingen av et andre ion til det katalytiske setet og avsluttes med hurtig frigjøring av produktet når reaksjonen er utført. På dette tidspunktet forblir Mg2 + festet til konformasjonsstedet.

For å fremme reaksjonen, medierer enzymet først generasjonen av et carbanion-mellomprodukt, og eliminerer et proton fra karbon 2 av 2PGA. Det gjør dette takket være virkningen av en basisk aminosyrerest.

Sekvensielt skjer fjerning av hydroksylen av karbon 3 ved innvirkning av en sur rest av enzymet. På dette tidspunktet utføres forening av begge karbonhydrater ved hjelp av en dobbeltbinding som danner PEP. På denne måten avsluttes reaksjonen.

Egenskaper

Mange av enzymene som er studert hittil er i stand til å utføre et stort utvalg av funksjoner som ikke er relatert til deres "klassiske funksjon" i forskjellige cellerom. Disse enzymene er blitt referert til som "måneskinn" -enzymer.

I denne forstand kan enolase betraktes som et måneskinnende enzym, siden en rekke funksjoner i motsetning til dets klassiske funksjon er blitt tilskrevet den hittil i både bakterier og eukaryoter.

Noen av disse funksjonene er som følger:

- Deltar i å opprettholde celleform så vel som i vesikulær trafikk ved å samhandle med cytoskeletale proteiner.

- I kjernen av pattedyrceller fungerer den som en transkripsjonsfaktor som regulerer uttrykket av gener assosiert med celleproliferasjon. Det samarbeider for å opprettholde stabiliteten til mRNAs i degradosomet i bakterier.

- Hos patogener, som Streptococcus pneumoniae og Trypanosoma cruzi, ser det ut til å fungere som en viktig virulensfaktor.

- Det har også blitt funnet at i Streptococcus pyogenes utskilles enolase til det ekstracellulære miljøet, noe som letter vevsnedbrytning og unndragelse av immunsystemet i verten.

- Det kommer til uttrykk på overflaten av tumorceller, og forbedrer metastase.

Eolase og dets forhold til mekanismene for celleformidling

Mange patogener, så vel som tumorceller, uttrykker i sin membran eller skiller ut proteaser som er i stand til å nedbryte ekstracellulære matriksproteiner i det ekstracellulære miljøet.

Denne evnen gjør at disse cellene kan bryte gjennom vev og spre seg raskt gjennom vertsorganismen. Fremme på denne måten unndragelse av immunforsvaret og derfor etablering av infeksjonen.

Selv om enolase mangler proteaseaktivitet, deltar den i formidlingsprosessen for mange patogener i verten så vel som tumorceller under metastase.

Dette oppnås takket være det faktum at det kommer til uttrykk på overflaten av disse cellene ved å fungere som en plasminogen reseptor. Det siste er zymogen av en serinprotease kjent som plasmin som er en del av det fibrinolytiske systemet og virker ved å nedbryte ekstracellulære matriksproteiner.

Derfor er overflateuttrykt enolase en strategi som disse cellene har skaffet seg for å etablere infeksjon og spre seg med hell.

Denne strategien består av to prosesser:

- Unngåelse av vertens immunsystem. Siden disse cellene er belagt med et verts eget protein, blir de ignorert av cellene i immunforsvaret som gjenkjenner ikke-egne proteiner assosiert med patogener.

- Etter aktivering spredning av plasminogen i plasmin. Hans deltakelse i nedbrytningen av ekstracellulære matriksproteiner letter det rask og effektiv formidling.

referanser

1. Avilan L, Gualdron-Lopez M, Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL. Enolase: en sentral aktør i metabolismen og en sannsynlig virulensfaktor av trypanosomatidparasitter-perspektiver for dets bruk som et terapeutisk mål. Enzymforskning. 2011 vol. Artikkel ID932549, 14 sider.
2. Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: scenespesifikt uttrykk og subcellulær lokalisering. Malaria Journal. 2009; 8 (1). artikkel 179.
3. Dag I, Peshavaria M, Quinn GB, En differensialmolekylær klokke i enolase-isoproteinutvikling. Journal of Molecular Evolution. 1993; 36 (6): 599-601.
4. de la Torre-Escudero E, Manzano-Román R, Pérez-Sánchez R, Siles-Lucas M, Oleaga A. Kloning og karakterisering av en plasminogen-bindende overflateassosiert enolase fra Schistosoma bovis. Veterinær parasittologi. 2010; 173: 73-84.
5. Dinovo EC, Boyer PD. Isotopiske prober av enolase-reaksjonsmekanismen. Start- og likevektsisotoputvekslingskurser: primære og sekundære isotopeffekter. J Biol Chem. 1971; 246 (14): 4586-4593.
6. Kaberdin VR, Lin-Chao S, Å avdekke nye roller for mindre komponenter av E. coli RNA-degradosomet. RNA Biologi. 2009; 6 (4): 402-405.
7. Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Interaksjoner mellom enolaseisoformer og tubulin og mikrotubuli under myogenese. Biochimica et Biophysica Acta. 2007; 1770 (6): 919-926.
8. Lung J, Liu KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY. MBP-1 er effektivt kodet av en alternativ transkripsjon av ENO1-genet, men post-translasjonelt regulert av proteasomavhengig proteinomsetning. FEBS Journal. 2010; 277 (20): 4308-4321.
9. Pancholi V. Multifunksjonell α-enolase: dens rolle i sykdommer. Cellular and Molecular Life Sciences. 2001; 58 (7): 902-920.
10. Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. Roll av metallioner i katalyse ved enolase. En bestilt kinetisk mekanisme for et enkelt substratenzym. Biokjemi. 2001; 40: 9008-8017.
11. Segovia-Gamboa NC, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, Entamoeba invadens, encystasjonsprosess og enolase. Eksperimentell parasittologi. 2010; 125 (2): 63-69.
12. Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, Bytte i nivåer av translaterbare mRNA for enolase-isozymes under utvikling av kyllingskjelettmuskel. Biokjemisk og biofysisk forskningskommunikasjon. 1985; 133 (3): 868-872.