Enoláza je enzym odpovědný za provádění přeměnu D-2-fosfoglycerátu (2PGA) fosfoenolpyruvát (PEP) v glykolýza a glukoneogeneze reverzní reakce, dvě metabolické cesty jsou součástí buněčného metabolismu energie.
Rozhodnutí katalyzovat tuto reakci jedním nebo druhým směrem závisí na přístupu buňky k glukóze. To znamená, že je třeba přizpůsobit váš metabolismus degradaci nebo syntéze, abyste získali energii. Nezbytné pro realizaci jejich životně důležitých procesů.
Trojrozměrná struktura Enolasy. Jawahar Swaminathan a pracovníci MSD v Evropském institutu bioinformatiky z Wikimedia Commons.
Vzhledem k tomu, že obě metabolické cesty patří do centra centrálního metabolického stromu živých bytostí, není překvapivé, že aminokyselinová sekvence tohoto proteinu je konzervována v archaea, bakteriích a eukaryotech. A proto má podobné katalytické vlastnosti.
Lokalizace enolázy v buňce je omezena na cytosol, což je kompartment, ve kterém jak glykolýza (nazývaná také glykolýza), tak glukoneogeneze probíhají ve většině organismů.
Bylo však také detekováno v jiných buněčných kompartmentech, jako je plazmatická membrána mnoha patogenů a rakovinných buněk. Zdá se, že se zde podílí na usnadňování procesů šíření buněk, což je funkce zcela odlišná od klasické funkce.
Enzymy schopné vykonávat více než jednu funkci, jako je enolase, jsou známé jako enzymy měsíčního svitu.
Struktura
Kvartérní struktura enolázy vázané nebo nesouvisející s jeho ligandy byla stanovena u velkého počtu prokaryotických a eukaryotických jedinců.
Každý monomer má dvě domény: malou amino-koncovou doménu a větší karboxy-koncovou doménu. N-terminální doména je tvořena třemi a-helixy a čtyřmi β listy. Zatímco C-terminál je složen z osmi p listů, které se mezi nimi střídají a tvoří p-barel, který je obklopen osmi a helixy.
Dále jsou na každém monomeru, který byl označen jako "konformační místo" a "katalytické místo", nalezena dvě vazebná místa pro dvojmocné kationty. První není příliš selektivní a v nepřítomnosti substrátu může vázat velké množství dvojmocných kationtů.
Zatímco druhý se váže na ionty poté, co se substrát navázal na enzym. Vazba iontů na obě místa je nezbytná pro pokračování reakce.
Nakonec je důležité zmínit, že v homodimerech jsou monomery spojeny a udržují paralelní orientaci. Proto je aktivní místo omezeno na centrální oblast vytvořenou uvedeným spojem.
Katalýzy se však účastní pouze zbytky jednoho ze dvou monomerů. To vysvětluje schopnost monomerů provádět reakci za experimentálních podmínek.
Mechanismus účinku
Mechanismus působení enzymu Enolasa. Autor: Kthompson08 na anglické Wikipedii, z Wikimedia Commons.
Strukturální studie, jakož i studie, které umožnily určit kinetické a fyzikálně-chemické vlastnosti enolázy, umožnily pochopit mechanismus účinku.
Způsob, jakým enzym katalyzuje reakci, je docela zajímavý. Ačkoli je zapojen pouze jeden substrát, byl navržen sekvenční mechanismus.
To začíná vazbou iontu Mg2 + na konformační místo jednoho z monomerů. Pokračuje vazbou substrátu na aktivní místo, následuje vazba druhého iontu na katalytické místo a končí rychlým uvolněním produktu, jakmile je reakce provedena. V tomto okamžiku zůstává Mg2 + připojen ke konformačnímu místu.
Ve stejných liniích, pro podporu reakce, enzym nejprve zprostředkuje tvorbu karbanionového meziproduktu, eliminující proton z uhlíku 2 2PGA. Dělá to díky působení zbytku bazické aminokyseliny.
Postupně k odstranění hydroxylu uhlíku 3 dochází působením kyselého zbytku enzymu. V tomto okamžiku je spojení obou uhlíků provedeno pomocí dvojné vazby tvořící PEP. Tímto způsobem je reakce ukončena.
Funkce
Mnoho dosud studovaných enzymů je schopno vykonávat velké množství funkcí nesouvisejících s jejich „klasickou funkcí“ v různých buněčných kompartmentech. Tyto enzymy byly označovány jako enzymy "moonlighting".
V tomto smyslu lze enolázu považovat za enzym měsíčního svitu, protože doposud byly bakteriím i eukaryotům přiřazeny četné funkce, které jsou na rozdíl od klasické funkce.
Některé z těchto funkcí jsou následující:
- Podílí se na udržování tvaru buněk a na vezikulárním přenosu interakcí s cytoskeletálními proteiny.
- V jádru savčích buněk působí jako transkripční faktor, který reguluje expresi genů spojených s buněčnou proliferací. Spolupracuje při udržování stability mRNA v degradosomu v bakteriích.
- U patogenů, jako je Streptococcus pneumoniae a Trypanosoma cruzi, se zdá, že působí jako důležitý virulenční faktor.
- Bylo také zjištěno, že v Streptococcus pyogenes je enolasa vylučována do extracelulárního prostředí, což usnadňuje degradaci tkání a únik imunitního systému v hostiteli.
- Je exprimován na povrchu nádorových buněk a zvyšuje metastázy.
Eolase a její vztah k mechanismům šíření buněk
Mnoho patogenů, stejně jako nádorové buňky, exprimují ve své membráně nebo vylučují proteázy schopné degradovat proteiny extracelulární matrice do extracelulárního prostředí.
Tato schopnost umožňuje těmto buňkám prorazit tkáně a rychle se šířit v hostitelském organismu. Tímto způsobem podporujeme únik imunitního systému, a tím i vznik infekce.
Ačkoli enolase postrádá proteázovou aktivitu, podílí se na procesu šíření mnoha patogenů v hostiteli i nádorových buňkách během metastázy.
Toho je dosaženo díky skutečnosti, že je exprimován na povrchu těchto buněk tím, že funguje jako receptor plasminogenu. Posledně jmenovaný je zymogen serinové proteázy známé jako plasmin, který je součástí fibrinolytického systému a působí degradací proteinů extracelulární matrix.
Povrchově exprimovaná enoláza je tedy strategie, kterou tyto buňky získaly, aby vytvořily infekci a úspěšně se rozšířily.
Tato strategie se skládá ze dvou procesů:
- Únik imunitního systému hostitele. Protože jsou tyto buňky potaženy hostitelským proteinem, ignorují je buňky imunitního systému, které rozpoznávají nevlastní proteiny spojené s patogeny.
- Distribuce plasminogenu po aktivaci v plasminu. Čí účast na degradaci proteinů extracelulární matrice pak usnadňuje rychlou a účinnou diseminaci.
Reference
- Avilan L, Gualdron-Lopez M, Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL. Enolasa: klíčový hráč v metabolismu a pravděpodobný faktor virulence perspektiv parazitů trypanosomatidů pro jeho použití jako terapeutického cíle. Enzymový výzkum. 2011 sv. Článek ID932549, 14 stran.
- Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: fázově specifická exprese a subcelulární lokalizace. Deník malárie. 2009; 8 (1). článek 179.
- Den I, Peshavaria M, Quinn GB, Diferenciální molekulární hodiny ve vývoji enolázového isoproteinu. Žurnál molekulární evoluce. 1993; 36 (6): 599-601.
- de la Torre-Escudero E, Manzano-Román R, Pérez-Sánchez R, Siles-Lucas M, Oleaga A. Klonování a charakterizace povrchové enolázy vázané na plazminogen z Schistosoma bovis. Veterinární parazitologie. 2010; 173: 73-84.
- Dinovo EC, Boyer PD. Izotopové sondy enolázového reakčního mechanismu. Počáteční a rovnovážné směnné kurzy izotopů: primární a sekundární izotopové efekty. J. Biol. Chem. 1971; 246 (14): 4586-4593.
- Kaberdin VR, Lin-Chao S, Rozmotání nových rolí pro minoritní složky degradosomu RNA E. coli. RNA biologie. 2009; 6 (4): 402-405.
- Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Interakce enolázových izoforem s tubulinem a mikrotubuly během myogeneze. Biochimica et Biophysica Acta. 2007; 1770 (6): 919-926.
- Lung J, Liu KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY. MBP-1 je účinně kódován alternativním transkriptem genu ENO1, ale posttranslačně regulován proteazomem závislým obratem proteinu. FEBS Journal. 2010; 277 (20): 4308-4321.
- Pancholi V. Multifunkční α-enolaza: jeho úloha v nemocech. Buněčné a molekulární vědy o životě. 2001; 58 (7): 902-920.
- Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. Role kovových iontů při katalýze enolázou. Řízený kinetický mechanismus pro jediný substrátový enzym. Biochemie. 2001; 40: 9008-8017.
- Segovia-Gamboa NC, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, Entamoeba invadens, encystační proces a enolase. Experimentální parazitologie. 2010; 125 (2): 63-69.
- Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, Přepínání hladin translatovatelných mRNA pro enolázové izozymy během vývoje kuřecího kosterního svalu. Biochemické a biofyzikální výzkumné komunikace. 1985; 133 (3): 868-872.