ENOLASE: STRUKTUR, HANDLINGSMEKANISME, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den enolase er enzymet ansvarlig for udførelsen af omdannelsen af D-2-phosphoglycerat (2PGA) phosphoenolpyruvat (PEP) i glycolyse og gluconeogenese omvendt reaktion, to metaboliske veje er en del af cellulær energimetabolisme.

Beslutningen om at katalysere denne reaktion i den ene eller den anden retning afhænger af cellens adgang til glukose. Det vil sige af de behov, du har for at tilpasse din stofskifte til nedbrydning eller syntese for at få energi. Uundværlig for realiseringen af ​​deres vitale processer.

Tredimensionel struktur af Enolase. Af Jawahar Swaminathan og MSD-ansatte ved European Bioinformatics Institute fra Wikimedia Commons.

I betragtning af at begge metaboliske veje hører til midten af ​​det centrale metabolske træ i levende væsener, er det ikke overraskende, at aminosyresekvensen for dette protein er konserveret i archaea, bakterier og eukaryoter. Og derfor at det har lignende katalytiske egenskaber.

Lokaliseringen af ​​enolase i cellen er begrænset til cytosol, et rum, hvor både glykolyse (også kaldet glycolyse) og glukoneogenese finder sted i de fleste organismer.

Imidlertid er det også blevet påvist i andre cellerum, såsom plasmamembranen for mange patogener og kræftceller. Der ser det ud til at være involveret i lettelse af celleformidlingsprocesser, en funktion, der er helt anderledes end dens klassiske funktion.

Enzymer, der er i stand til at udføre mere end en funktion, såsom enolase, er kendt som månelysende enzymer.

Struktur

Den kvaternære struktur af enolase bundet eller ej til dens ligander er blevet bestemt i et stort antal prokaryote og eukaryote individer.

Hver monomer har to domæner: et lille aminoterminal domæne og et større carboxylterminalt domæne. Det N-terminale domæne består af tre a-helixer og fire β-ark. Der henviser til, at C-terminalen er sammensat af otte β-ark, der skifter mellem dem og danner en ß-tønde, der er omgivet af otte α helixer.

Endvidere findes to bindingssteder for divalente kationer på hver monomer, der er blevet betegnet "konformationelt sted" og "katalytisk sted." Den første er ikke særlig selektiv og kan binde en lang række divalente kationer i fravær af et underlag.

Mens den anden binder sig til ioner, efter at underlaget er bundet til enzymet. Bindingen af ​​ioner til begge steder er afgørende for, at reaktionen kan fortsætte.

Endelig er det vigtigt at nævne, at monomerer i homodimerer er forbundet med at opretholde en parallel orientering. Derfor er det aktive sted begrænset til det centrale område dannet af nævnte kryds.

Imidlertid deltager kun rester af en af ​​de to monomerer i katalyse. Dette forklarer monomers evne til at udføre reaktionen under eksperimentelle forhold.

Handlingsmekanisme

Handlingsmekanisme brugt af enzymet Enolase. Af Kthompson08 på engelsk Wikipedia fra Wikimedia Commons.

Strukturundersøgelser såvel som dem, der har gjort det muligt at bestemme de kinetiske og fysisk-kemiske egenskaber ved enolase, har gjort det muligt at forstå dens virkningsmekanisme.

Den måde, hvorpå enzymet katalyserer reaktionen, er ret interessant. Selvom kun et substrat er involveret, er en ordnet sekventiel mekanisme det, der er blevet foreslået.

Dette begynder med bindingen af ​​en Mg2 + -ion til det konformationelle sted for en af ​​monomererne. Det fortsætter med bindingen af ​​substratet til det aktive sted efterfulgt af binding af en anden ion til det katalytiske sted og afsluttes med hurtig frigivelse af produktet, når reaktionen er blevet udført. På dette tidspunkt forbliver Mg2 + fastgjort til det konformationelle sted.

For at fremme reaktionen medierer enzymet først på samme linier genereringen af ​​et carbanion-mellemprodukt, hvilket eliminerer en proton fra carbon 2 af 2PGA. Det gør dette takket være virkningen af ​​en basisk aminosyrerest.

Sekventielt sker fjernelsen af ​​hydroxylen af ​​carbon 3 ved virkningen af ​​en sur rest af enzymet. På dette tidspunkt udføres forening af begge kulhydrater ved hjælp af en dobbeltbinding, der danner PEP. På denne måde afsluttes reaktionen.

Funktioner

Mange af de hidtil studerede enzymer er i stand til at udføre en lang række funktioner, der ikke er relateret til deres "klassiske funktion" i forskellige cellerum. Disse enzymer er blevet kaldt "måneskinnende" enzymer.

I denne forstand kan enolase betragtes som et måneskinnende enzym, da adskillige funktioner i modsætning til dets klassiske funktion er blevet tilskrevet den hidtil i både bakterier og eukaryoter.

Nogle af disse funktioner er som følger:

- Deltager i opretholdelsen af ​​celleform såvel som i vesikulær trafik ved at interagere med cytoskeletale proteiner.

- I kernerne hos pattedyrceller fungerer den som en transkriptionsfaktor, der regulerer ekspressionen af ​​gener, der er forbundet med celleproliferation. Det samarbejder om at opretholde stabiliteten af ​​mRNA'er i degradosomet i bakterier.

- Hos patogener, såsom Streptococcus pneumoniae og Trypanosoma cruzi, ser det ud til at virke som en vigtig virulensfaktor.

- Det har også vist sig, at i Streptococcus pyogenes udskilles enolase ind i det ekstracellulære miljø, hvilket letter vævsnedbrydning og svig af immunsystemet i værten.

- Det udtrykkes på overfladen af ​​tumorceller, hvilket forbedrer metastase.

Eolase og dets forhold til mekanismerne for celledistribution

Mange patogener såvel som tumorceller udtrykker i deres membran eller udskiller proteaser, der er i stand til at nedbryde ekstracellulære matrixproteiner i det ekstracellulære miljø.

Denne evne tillader disse celler at bryde gennem væv og spredes hurtigt gennem værtsorganismen. Fremme på denne måde undgåelse af immunsystemet og derfor etablering af infektionen.

Selvom enolase mangler proteaseaktivitet, deltager den i processen med formidling af mange patogener i dens vært såvel som tumorceller under metastase.

Dette opnås takket være det faktum, at det udtrykkes på overfladen af ​​disse celler ved at fungere som en plasminogen-receptor. Sidstnævnte er zymogen af ​​en serinprotease, kendt som plasmin, som er en del af det fibrinolytiske system og virker ved nedbrydning af ekstracellulære matrixproteiner.

Derfor er overfladeudtrykt enolase en strategi, som disse celler har erhvervet for at etablere infektion og spredt med succes.

Denne strategi består af to processer:

- Undgåelse af værtens immunsystem. Da disse celler er coatet med værtens eget protein, ignoreres de af cellerne i immunsystemet, der genkender ikke-egne proteiner, der er forbundet med patogener.

- Efter aktivering spredning af plasminogen i plasmin. Hvis deltagelse i nedbrydningen af ​​ekstracellulære matrixproteiner letter den hurtige og effektive formidling.

Referencer

1. Avilan L, Gualdron-Lopez M, Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL. Enolase: en nøglespiller i stofskiftet og en sandsynlig virulensfaktor af trypanosomatid-parasitter-perspektiver til dets anvendelse som et terapeutisk mål. Enzymforskning. 2011 vol. Artikel ID932549, 14 sider.
2. Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: scenespecifikt udtryk og subcellulær lokalisering. Malaria Journal. 2009; 8 (1). artikel 179.
3. Dag I, Peshavaria M, Quinn GB, Et differentielt molekylært ur i enolase-isoprotein-evolution. 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 af en plasminogen-bindende overfladeassocieret enolase fra Schistosoma bovis. Veterinær parasitologi. 2010; 173: 73-84.
5. Dinovo EC, Boyer PD. Isotopiske prober af enolase-reaktionsmekanismen. Start- og ligevægtsisotopkurser: primære og sekundære isotopeffekter. J Biol Chem. 1971; 246 (14): 4586-4593.
6. Kaberdin VR, Lin-Chao S, afslører nye roller for mindre komponenter af E. coli RNA-degradosomet. RNA-biologi. 2009; 6 (4): 402-405.
7. Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Interaktioner af enolase-isoformer med 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 kodes effektivt med en alternativ transkription af ENO1-genet, men post-translationelt reguleret af proteasom-afhængig proteinomsætning. FEBS Journal. 2010; 277 (20): 4308-4321.
9. Pancholi V. Multifunktionel α-enolase: dens rolle i sygdomme. Cellular and Molecular Life Sciences. 2001; 58 (7): 902-920.
10. Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. Roll af metalioner i katalyse ved enolase. En ordnet kinetisk mekanisme til et enkelt substratenzym. Biokemi. 2001; 40: 9008-8017.
11. Segovia-Gamboa NC, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, Entamoeba invaderinger, enzymstationprocesser og enolase. Eksperimentel parasitologi. 2010; 125 (2): 63-69.
12. Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, Skifte i niveauer af translaterbare mRNA'er til enolase-isozymer under udvikling af kyllingebenskel. Biokemisk og biofysisk forskningskommunikation. 1985; 133 (3): 868-872.