ENOLASE: STRUKTUR, VERKNINGSMEKANISM, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den enolas är det enzym som ansvarar för att utföra omvandlingen av D-2-fosfoglycerat (2PGA) fosfoenolpyruvat (PEP) i glykolys och glukoneogenes omvänd reaktion, två metaboliska vägar är en del av cellulär energimetabolism.

Beslutet att katalysera denna reaktion i en eller annan riktning beror på cellens tillgång till glukos. Det vill säga av de behov du behöver för att anpassa din ämnesomsättning till nedbrytning eller syntes för att få energi. Oumbärligt för att förverkliga sina viktiga processer.

Tredimensionell struktur av Enolase. Av Jawahar Swaminathan och MSD-personal vid European Bioinformatics Institute, från Wikimedia Commons.

Eftersom båda metaboliska vägarna hör till mitten av det centrala metabola trädet för levande varelser, är det inte förvånande att aminosyrasekvensen för detta protein bevaras i archaea, bakterier och eukaryoter. Och därför att den har liknande katalytiska egenskaper.

Lokaliseringen av enolas i cellen är begränsad till cytosol, ett fack där både glykolys (även kallad glykolys) och glukoneogenes sker i de flesta organismer.

Emellertid har det också detekterats i andra cellfack, såsom plasmamembranet för många patogener och cancerceller. Där verkar det vara involverat i underlättandet av cellspridningsprocesser, en funktion helt annorlunda än dess klassiska funktion.

Enzymer som kan utföra mer än en funktion, såsom enolas, är kända som månbelysningsenzymer.

Strukturera

Den kvartära strukturen för enolas bunden eller inte till dess ligander har bestämts i ett stort antal prokaryota och eukaryota individer.

Varje monomer har två domäner: en liten aminoterminal domän och en större karboxylterminal domän. Den N-terminala domänen består av tre a-helices och fyra p-ark. Medan C-terminalen består av åtta ß-ark som växlar mellan dem och bildar en ß-cylinder som är omgiven av åtta α-helices.

Vidare återfinns två bindningsställen för divalenta katjoner på varje monomer som har betecknats "konformationellt ställe" och "katalytiskt säte." Den första är inte särskilt selektiv och kan binda en stor variation av tvåvärda katjoner i frånvaro av ett substrat.

Medan den andra binder till joner efter att substratet har bundit till enzymet. Bindningen av joner till båda platserna är avgörande för att reaktionen ska fortsätta.

Slutligen är det viktigt att nämna att monomererna i homodimerer förenas med en parallell orientering. Därför är den aktiva platsen begränsad till den centrala regionen som bildas av nämnda korsning.

Emellertid deltar endast rester av en av de två monomererna i katalys. Detta förklarar monomers förmåga att utföra reaktionen under experimentella förhållanden.

Handlingsmekanism

Handlingsmekanism som används av enzymet Enolase. Av Kthompson08 på engelska Wikipedia, från Wikimedia Commons.

Strukturstudier, såväl som de som har gjort det möjligt att bestämma de kinetiska och fysisk-kemiska egenskaperna hos enolas, har gjort det möjligt att förstå dess verkningsmekanism.

Det sätt på vilket enzymet katalyserar reaktionen är ganska intressant. Även om endast ett substrat är involverat är en ordnad sekvensmekanism vad som har föreslagits.

Detta börjar med bindningen av en Mg2 + -jon till konformationsstället för en av monomererna. Det fortsätter med bindningen av substratet till det aktiva stället följt av bindningen av en andra jon till det katalytiska stället och avslutas med snabb frisättning av produkten när reaktionen har genomförts. Vid denna punkt förblir Mg2 + fäst vid konformationens plats.

Tillsammans med samma linjer, för att främja reaktionen, förmedlar enzymet först alstring av en karbanjonmellanprodukt, vilket eliminerar en proton från kol 2 i 2PGA. Det gör detta tack vare verkan av en basisk aminosyrarest.

Sekventiellt sker avlägsnandet av hydroxylen av kol 3 genom verkan av en sur rest av enzymet. Vid denna punkt utförs föreningen av båda kolhydraterna med hjälp av en dubbelbindning som bildar PEP. På detta sätt avslutas reaktionen.

Funktioner

Många av de hittills studerade enzymerna kan utföra en stor mängd funktioner som inte är relaterade till deras "klassiska funktion" i olika cellfack. Dessa enzymer har hänvisats till som "månbelysande" enzymer.

I detta avseende kan enolas betraktas som ett månljusenzym, eftersom många funktioner motsatt dess klassiska funktion har tillskrivits det hittills i både bakterier och eukaryoter.

Några av dessa funktioner är följande:

- Deltar i att upprätthålla cellformen såväl som i vesikulär trafik genom att interagera med cytoskeletala proteiner.

- I kärnan hos däggdjursceller fungerar det som en transkriptionsfaktor som reglerar uttrycket av gener förknippade med cellproliferation. Det samarbetar för att bibehålla stabiliteten hos mRNA i degradosomen i bakterier.

- Hos patogener, som Streptococcus pneumoniae och Trypanosoma cruzi, verkar det fungera som en viktig virulensfaktor.

- Det har också visat sig att i Streptococcus pyogenes utsöndras enolas till den extracellulära miljön, vilket underlättar vävnadsnedbrytning och undvikande av immunsystemet i värden.

- Det uttrycks på ytan av tumörceller, vilket ökar metastasen.

Eolas och dess förhållande till mekanismerna för cellspridning

Många patogener, såväl som tumörceller, uttrycker i sitt membran eller utsöndrar proteaser som kan bryta ned extracellulära matrisproteiner i den extracellulära miljön.

Denna förmåga tillåter dessa celler att bryta igenom vävnader och sprida sig snabbt genom värdorganismen. Främjande på detta sätt avskaffandet av immunsystemet och därmed upprättandet av infektionen.

Även om enolas saknar proteasaktivitet, deltar det i processen för spridning av många patogener i dess värd såväl som tumörceller under metastas.

Detta uppnås tack vare det faktum att det uttrycks på ytan av dessa celler genom att fungera som en plasminogenreceptor. Det senare är zymogenet av ett serinproteas som kallas plasmin som är en del av det fibrinolytiska systemet och verkar genom att bryta ned extracellulära matrisproteiner.

Därför är ytuttrykt enolas en strategi som dessa celler har förvärvat för att etablera infektion och sprida framgångsrikt.

Denna strategi består av två processer:

- Undvikande från värdens immunsystem. Eftersom dessa celler är belagda med värdens eget protein, ignoreras de av cellerna i immunsystemet som känner igen icke-egna proteiner associerade med patogener.

- Efter aktivering av spridning av plasminogen i plasmin. Vars deltagande i nedbrytningen av extracellulära matrisproteiner underlättar sedan snabb och effektiv spridning.

referenser

1. Avilan L, Gualdron-Lopez M, Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL. Enolase: en nyckelaktör i metabolism och en sannolik virulensfaktor av trypanosomatidparasiter-perspektiv för dess användning som terapeutiskt mål. Enzymforskning. 2011 vol. Artikel ID932549, 14 sidor.
2. Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: scenspecifikt uttryck och subcellulär lokalisering. Malaria Journal. 2009; 8 (1). artikel 179.
3. Dag I, Peshavaria M, Quinn GB, En differentiell molekylär klocka i enolasisoproteinutveckling. 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 och karaktärisering av ett plasminogenbindande ytassocierat enolas från Schistosoma bovis. Veterinärparasitologi. 2010; 173: 73-84.
5. Dinovo EC, Boyer PD. Isotopiska sonder för enolasreaktionsmekanismen. Initiala och jämviktiga isotopkurser: primära och sekundära isotopeffekter. J Biol Chem. 1971; 246 (14): 4586-4593.
6. Kaberdin VR, Lin-Chao S, avslöja nya roller för mindre komponenter i E. coli RNA-degradosomen. RNA-biologi. 2009; 6 (4): 402-405.
7. Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Interaktioner mellan enolasisoformer med tubulin och mikrotubuli under myogenes. Biochimica et Biophysica Acta. 2007; 1770 (6): 919-926.
8. Lung J, Liu KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY. MBP-1 kodas effektivt av ett alternativt transkript av ENO1-genen men post-translationellt regleras av proteasomberoende proteinomsättning. FEBS Journal. 2010; 277 (20): 4308-4321.
9. Pancholi V. Multifunktionellt a-enolas: dess roll i sjukdomar. Cellular and Molecular Life Sciences. 2001; 58 (7): 902-920.
10. Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. Roll av metalljoner i katalys med enolas. En beställd kinetisk mekanism för ett enda enzym. Biokemi. 2001; 40: 9008-8017.
11. Segovia-Gamboa NC, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, Entamoeba invadens, encykloprocess och enolase. Experimental Parasitology. 2010; 125 (2): 63-69.
12. Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, Växling i nivåer av translaterbara mRNA för enolas-isozym under utveckling av skelettmuskulatur. Biokemisk och biofysisk forskningskommunikation. 1985; 133 (3): 868-872.