ENOLAZA: STRUKTURA, MEHANIZEM DELOVANJA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2025

Enolazni je encim odgovoren za izvedbo pretvorbe D-2-fosfoglicerat (2PGA) fosfoenolpiruvat (PEP) v glikoliza in glukoneogenezo obrnjenimi Reakcijsko dve poti presnove sta del celičnega metabolizma energije.

Odločitev za katalizacijo te reakcije v eno ali drugo smer je odvisna od dostopa celice do glukoze. To je potreb, ki jih morate metabolizem prilagoditi razgradnji ali sintezi, da pridobite energijo. Nepogrešljiv pri uresničevanju njihovih vitalnih procesov.

Tridimenzionalna struktura Enolase. Jawahar Swaminathan in osebje MSD iz Evropskega inštituta za bioinformatiko iz Wikimedia Commons.

Glede na to, da obe presnovni poti spadata v središče osrednjega metaboličnega drevesa živih bitij, ni presenetljivo, da se aminokislinsko zaporedje tega proteina ohranja v arhajih, bakterijah in evkariotih. In zato ima podobne katalitične lastnosti.

Lokalizacija enolaze v celici je omejena na citosol, predel, v katerem poteka glikoliza (imenovana tudi glikoliza) in glukoneogeneza v večini organizmov.

Vendar pa so ga odkrili tudi v drugih celičnih oddelkih, kot so plazemska membrana mnogih patogenov in rakave celice. Tam se zdi, da sodeluje pri olajšanju procesov razširjanja celic, ki je popolnoma drugačna od klasične funkcije.

Encimi, ki lahko opravljajo več funkcij, kot je enolaza, so znani kot encimi, ki delujejo pri mesečni svetlobi.

Struktura

Kvatarna struktura enolaze, vezane na njene ligande ali ne, je bila določena pri velikem številu prokariotskih in evkariontskih posameznikov.

Vsak monomer ima dve domeni: majhno domeno amino-terminala in večjo domeno karboksi-terminala. N-terminalna domena je sestavljena iz treh α-vijačnic in štirih β listov. Medtem ko je C-terminal sestavljen iz osmih β listov, ki se med seboj izmenično tvorijo β-sod, ki ga obdaja osem α vijačnic.

Poleg tega na vsakem monomeru najdemo dve vezavni mesti za dvovalentne katione, ki sta jih poimenovali "konformacijsko mesto" in "katalitično mesto". Prva ni zelo selektivna in lahko v odsotnosti substrata veže veliko različnih dvovalentnih kationov.

Ker se drugi veže na ione, potem ko se substrat veže na encim. Vezava ionov na obe mesti je ključnega pomena za nadaljevanje reakcije.

Nazadnje je treba omeniti, da se pri homodimerih monomeri združijo in ohranjajo vzporedno usmeritev. Zato je aktivno mesto omejeno na osrednje območje, ki ga tvori omenjeno križišče.

Vendar v katalizi sodelujejo samo ostanki enega od obeh monomerov. To pojasnjuje sposobnost monomerov za izvedbo reakcije v poskusnih pogojih.

Mehanizem delovanja

Mehanizem delovanja, ki ga uporablja encim Enolase. Avtor Kthompson08 iz angleške Wikipedije, z Wikimedia Commons.

Strukturne študije in tiste, ki so omogočile določitev kinetičnih in fizikalno-kemijskih lastnosti enolaze, so omogočile razumevanje njenega mehanizma delovanja.

Način, kako encim katalizira reakcijo, je precej zanimiv. Čeprav je vključen le en substrat, je predlagani zaporedni mehanizem.

Začne se z vezavo Mg2 + iona na konformacijsko mesto enega od monomerov. Nadaljuje se z vezavo substrata na aktivno mesto, ki mu sledi vezava drugega iona na katalitično mesto in zaključi s takojšnjim sproščanjem produkta, ko reakcijo izvedemo. Na tej točki ostane Mg2 + pritrjen na mesto za konformacije.

V skladu z istimi črtami, da bi spodbudil reakcijo, encim najprej posreduje tvorbo karbanionskega vmesnega materiala, pri čemer izloča proton iz ogljika 2 2PGA. To stori zahvaljujoč delovanju ostanka osnovne aminokisline.

Odstranjevanje hidroksila ogljika 3 zaporedoma poteka z delovanjem kislega ostanka encima. Na tej točki se združitev obeh ogljikov izvede z dvojno vezjo, ki tvori PEP. Na ta način se reakcija konča.

Lastnosti

Številni do sedaj preučeni encimi so sposobni opravljati različne funkcije, ki niso povezane s njihovo "klasično funkcijo" v različnih celicah. Ti encimi so bili imenovani encimi za "mesečno svetlobo".

V tem smislu je enolazo mogoče obravnavati kot encim, ki ga daje mesečina, saj so ji bile doslej pripisane številne funkcije, ki so nasprotne njeni klasični funkciji, tako pri bakterijah kot pri evkariotih.

Nekatere od teh funkcij so naslednje:

- Sodeluje pri vzdrževanju oblike celic in tudi v vezikularnem prometu z interakcijo s citoskeletnimi proteini.

- V jedru celic sesalcev deluje kot transkripcijski faktor, ki uravnava izražanje genov, povezanih s celično proliferacijo. Sodeluje pri ohranjanju stabilnosti mRNA v degradosomu v bakterijah.

- Pri patogenih, kot sta Streptococcus pneumoniae in Trypanosoma cruzi, se zdi, da deluje kot pomemben virulenčni dejavnik.

- Ugotovljeno je bilo tudi, da se pri Streptococcus pyogenes enolaza izloča v zunajtelesno okolje, kar olajša razgradnjo tkiva in utajo imunskega sistema pri gostitelju.

- Izraža se na površini tumorskih celic, kar poveča metastaze.

Eolase in njegova povezanost z mehanizmi celične diseminacije

Številni patogeni, pa tudi tumorske celice, se v svoji membrani izrazijo ali izločajo proteaze, ki lahko razgradijo zunajcelične matriksne proteine ​​v zunajtelesno okolje.

Ta sposobnost omogoča, da se te celice prebijejo skozi tkiva in se hitro razširijo po gostiteljskem organizmu. Spodbujanje na ta način izmikanje imunskega sistema in s tem vzpostavitev okužbe.

Čeprav enolazi primanjkuje proteazne aktivnosti, med metastazo sodeluje v procesu razširjanja številnih patogenov v svojem gostitelju in tudi tumorskih celicah.

To dosežemo zahvaljujoč dejstvu, da se na površini teh celic izraža kot delovanje plazminogenega receptorja. Slednji je zimogen serinske proteaze, znan kot plazmin, ki je del fibrinolitičnega sistema in deluje z razgradnjo beljakovin zunajceličnega matriksa.

Zato je površinsko izražena enolaza strategija, ki so jo te celice pridobile za vzpostavitev okužbe in uspešno širjenje.

Ta strategija je sestavljena iz dveh procesov:

- Izmikanje imunskega sistema gostitelja. Ker so te celice prevlečene z gostiteljskim lastnim beljakovinam, jih celice imunskega sistema, ki prepoznajo lastne beljakovine, povezane s patogeni, prezrejo.

- Poaktivacijsko razširjanje plazminogena v plazminu. Kdo sodeluje pri razgradnji zunajceličnih matriksnih proteinov, potem olajša hitro in učinkovito širjenje.

Reference

1. Avilan L, Gualdron-Lopez M, Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL. Enolaza: ključni akter metabolizma in verjeten dejavnik virulentnosti tripanosomatidnih parazitov - perspektive za njegovo uporabo kot terapevtski cilj. Raziskovanje encimov. 2011 vol. ID članka932549, 14 strani.
2. Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: stadijsko specifična ekspresija in podcelična lokalizacija. Malaria Journal. 2009; 8 (1). 179. člen.
3. I dan, Peshavaria M, Quinn GB, diferencialna molekularna ura v evoluciji izoproteina enolaze. Časopis za molekularno evolucijo. 1993; 36 (6): 599–601.
4. de la Torre-Escudero E, Manzano-Román R, Pérez-Sánchez R, Siles-Lucas M, Oleaga A. Kloniranje in karakterizacija površinsko vezane enolaze, povezane s plazminogenom, iz Schistosoma bovis. Veterinarska parazitologija. 2010; 173: 73-84.
5. Dinovo EC, Boyer PD. Izotopne sonde reakcijskega mehanizma enolaze. Začetni in ravnotežni tečaj izotopov: primarni in sekundarni učinki izotopov. J Biol Chem, 1971; 246 (14): 4586-4593.
6. Kaberdin VR, Lin-Chao S, Razplet novih vlog za manjše sestavine degradosoma E. coli RNA. RNA Biologija. 2009; 6 (4): 402-405.
7. Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Interakcije enolaznih izoform s tubulinom in mikrotubuli med miogenezo. Biochimica et Biophysica Acta, 2007; 1770 (6): 919–926.
8. Lung J, Liu KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY. MBP-1 je učinkovito kodiran z alternativnim transkriptom gena ENO1, vendar je posttralacijsko urejen s proteazom odvisnim prometom beljakovin. Časopis FEBS. 2010; 277 (20): 4308-4321.
9. Pancholi V. Večnamenska α-enolaza: njena vloga pri boleznih. Celične in molekularne vede o življenju. 2001; 58 (7): 902-920.
10. Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. Vloga kovinskih ionov v katalizi enolaze. Urejeni kinetični mehanizem za en encim substrata. Biokemija. 2001; 40: 9008-8017.
11. NC Segovia-Gamboa, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, Entamoeba invadens, postopek encistacije in enolaza. Eksperimentalna parazitologija. 2010; 125 (2): 63–69.
12. Tanaka M, Sugisaki K, Nakašima K, Preklapljanje nivojev prevodnih mRNK za encima enomaze med razvojem piščančjih skeletnih mišic. Biokemijske in biofizikalne raziskovalne komunikacije. 1985; 133 (3): 868-872.