Enolaza je enzim odgovoran za obavljanje konverzije D-2-fosfoglicerata (2PGA) fosfoenolpiruvat (PEP) u glikolize i glukoneogenezom obrnute reakcije dva metabolički putovi dio staničnog energetskog metabolizma.
Odluka da se ta reakcija katalizira u jednom ili drugom smjeru ovisi o pristupu stanice glukozi. Odnosno, o potrebama koje morate prilagoditi metabolizmu degradaciji ili sintezi da biste dobili energiju. Neophodna za realizaciju njihovih vitalnih procesa.
Trodimenzionalna struktura Enolase. Jawahar Swaminathan i osoblje MSD-a iz Europskog instituta za bioinformatiku iz Wikimedia Commonsa.
Budući da oba metabolička puta pripadaju središnjem stadiju metabolizma živih bića, nije čudno da je aminokiselinski slijed ovog proteina očuvan u arheama, bakterijama i eukariotama. I zato ima slična katalitička svojstva.
Lokalizacija enolaze u stanici je ograničena na citosol, odjeljak u kojem se odvija glikoliza (koja se također naziva glikoliza) i glukoneogeneza u većini organizama.
Međutim, otkriven je i u ostalim staničnim odjeljcima, poput plazma membrane mnogih patogena i stanica raka. Čini se da je tamo uključeno u olakšavanje procesa diseminacije stanica, što je u potpunosti drugačija funkcija od klasične.
Enzimi koji mogu obavljati više funkcija, poput enolaze, poznati su kao enzimi mjesečine.
Struktura
Kvatarna struktura enolaze vezana na njene ligande ili ne, određena je kod velikog broja prokariotskih i eukariotskih jedinki.
Svaki monomer ima dvije domene: malu domenu amino-terminala i veću domenu karboksi-terminala. N-terminalna domena sastoji se od tri α-helikopter i četiri β listova. Dok je C-terminal sastavljen od osam β listova koji se naizmjenično izmjenjuju, tvoreći β-bačvu koja je okružena s osam α helikonata.
Nadalje, na svakom monomeru nalaze se dva mjesta vezivanja dvovalentnih kationa koja su nazvana "konformacijsko mjesto" i "katalitičko mjesto". Prvi nije baš selektivan i može vezati veliku raznolikost dvovalentnih kationa u nedostatku supstrata.
Dok se drugi veže na ione nakon što se supstrat veže na enzim. Vezivanje iona za oba mjesta od vitalnog je značaja za odvijanje reakcije.
Konačno, važno je napomenuti da su kod homodimera monomeri spojeni održavajući paralelnu orijentaciju. Stoga je aktivno mjesto ograničeno na središnju regiju koja je formirana navedenim spajanjem.
Međutim, samo ostaci jednog od dva monomera sudjeluju u katalizi. To objašnjava sposobnost monomera da provedu reakciju u eksperimentalnim uvjetima.
Mehanizam djelovanja
Mehanizam djelovanja koji koristi enzim Enolase. Autor Kthompson08 s engleske Wikipedije, iz Wikimedia Commons.
Strukturne studije, kao i one koje su omogućile utvrđivanje kinetičkih i fizikalno-kemijskih karakteristika enolaze, omogućile su razumijevanje njezina mehanizma djelovanja.
Način na koji enzim katalizira reakciju je prilično zanimljiv. Iako je uključen samo jedan supstrat, predloženi redoslijedni mehanizam je ono što je predloženo.
Ovo započinje vezanjem iona Mg2 + na konformacijsko mjesto jednog od monomera. Nastavlja s vezanjem supstrata na aktivno mjesto nakon čega slijedi vezanje drugog iona na katalitičko mjesto i završava brzim oslobađanjem produkta nakon što se reakcija provede. U ovom trenutku, Mg2 + ostaje priključen na mjesto konformacije.
U skladu s istim linijama, za poticanje reakcije, enzim prvo posreduje stvaranje karbionskog međuprodukta, uklanjajući proton iz ugljika 2 od 2PGA. To se događa zahvaljujući djelovanju ostatka osnovne aminokiseline.
Uzastopno, uklanjanje hidroksila ugljika 3 događa se djelovanjem kiselog ostatka enzima. U ovom se trenutku spajanje oba ugljika provodi dvostrukom vezom koja tvori PEP. Na ovaj način reakcija se prekida.
Značajke
Mnogi do sada proučeni enzimi mogu obavljati različite funkcije koje nisu povezane sa njihovom "klasičnom funkcijom" u različitim staničnim odjeljcima. Ti se enzimi nazivaju enzimima "mjesečine".
U tom smislu, enolaza se može smatrati enzimom mjesečine, budući da su joj dosad pripisivane brojne funkcije suprotstavljene klasičnoj funkciji i bakterija i eukariota.
Neke od ovih funkcija su sljedeće:
- Sudjeluje u održavanju oblika stanice kao i u vezikularnom prometu interakcijom s citoskeletnim proteinima.
- U jezgri stanica sisavaca djeluje kao faktor transkripcije koji regulira ekspresiju gena povezanih s staničnom proliferacijom. Surađuje u održavanju stabilnosti mRNA u bakterijama degradosom.
- Kod patogena, poput Streptococcus pneumoniae i Trypanosoma cruzi, čini se da djeluje kao važan faktor virulencije.
- Također je utvrđeno da se u Streptococcus pyogenes enolaza izlučuje u izvanstanično okruženje, olakšavajući razgradnju tkiva i evaziju imunološkog sustava u domaćina.
- Izražava se na površini tumorskih stanica, pojačavajući metastaze.
Eolase i njegova veza s mehanizmima širenja stanica
Mnogi patogeni, kao i tumorske stanice, izražavaju se u svojoj membrani ili izlučuju proteaze sposobne razgraditi proteine izvanćelijskog matriksa u izvanstanično okruženje.
Ta sposobnost omogućuje tim ćelijama da se probiju kroz tkiva i brzo se šire u organizmu domaćina. Promičući na taj način evaziju imunološkog sustava, a samim tim i uspostavljanje infekcije.
Iako enolazi nedostaje aktivnost proteaze, ona sudjeluje u procesu diseminacije mnogih patogena u svom domaćinu, kao i tumorskih stanica tijekom metastaza.
To se postiže zahvaljujući činjenici da se izražava na površini ovih stanica funkcionirajući kao plazminogeni receptor. Potonji je zimogen serinske proteaze poznat kao plazmin koji je dio fibrinolitičkog sustava i djeluje razgradnjom proteina izvanćelijskog matriksa.
Stoga je površinska eksprimirana enolaza strategija koju su ove stanice stekle da bi se uspostavile infekcije i uspješno širile.
Ova se strategija sastoji od dva procesa:
- evazija imunološkog sustava domaćina. Budući da su ove stanice presvučene vlastitim proteinima domaćina, stanice imunološkog sustava koje prepoznaju ne-vlastite proteine povezane s patogenima, zanemaruju ih.
- Postaktivacijsko širenje plazminogena u plazmin. Čije sudjelovanje u razgradnji proteina izvanćelijskog matriksa olakšava brzo i učinkovito širenje.
Reference
- Avilan L, Gualdron-Lopez M, Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL. Enolaza: ključni igrač metabolizma i vjerojatni faktor virulencije trippanosomatidnih parazita - perspektive za njezinu upotrebu kao terapijski cilj. Enzimsko istraživanje. 2011. god. ID članka932549, 14 stranica.
- Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: ekspresija specifična za stadij i podćelijska lokalizacija. Malaria Journal. 2009; 8 (1). članak 179.
- Dan I, Peshavaria M, Quinn GB, diferencijalni molekularni sat u evoluciji izoproteina enolaze. Časopis za molekularnu evoluciju. 1993; 36 (6): 599-601.
- de la Torre-Escudero E, Manzano-Román R, Pérez-Sánchez R, Siles-Lucas M, Oleaga A. Kloniranje i karakterizacija površinske asocirane s plazminogen površinskom enolatom iz Schistosoma bovis. Veterinarska parazitologija. 2010; 173: 73-84.
- Dinovo EC, Boyer PD. Izotopske sonde mehanizma reakcije enolaze. Početni i ravnotežni tečajevi izotopa: primarni i sekundarni efekti izotopa. J Biol Chem. 1971; 246 (14): 4586-4593.
- Kaberdin VR, Lin-Chao S, Razmnožavanje novih uloga za manje sastavne dijelove RNA degradosoma E. coli. RNA Biologija. 2009; 6 (4): 402-405.
- Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Interakcije enolaznih izoforma s tubulinom i mikrotubulama tijekom miogeneze. Biochimica i Biophysica Acta, 2007; 1770. (6): 919-926.
- Lung J, Liu KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY. MBP-1 je učinkovito kodiran alternativnim transkriptom gena ENO1, ali je post-translacijski reguliran prometom proteina ovisnim o proteasomima. Časopis FEBS. 2010; 277 (20): 4308-4321.
- Pancholi V. Multifunkcionalna α-enolaza: njezina uloga u bolestima. Stanične i molekularne znanosti o životu. 2001; 58 (7): 902-920.
- Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. Uloga metalnih iona u katalizi enolaze. Naručeni kinetički mehanizam za jedan enzim supstrata. Biokemija. 2001; 40: 9008-8017.
- Segovia-Gamboa NC, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, Entamoeba invadens, proces encistacije i enolaza. Eksperimentalna parazitologija. 2010; 125 (2): 63-69.
- Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, Prebacivanje nivoa translabilnih mRNA za izolame enolaze tijekom razvoja kostura mišića pilića. Biokemijska i biofizička istraživačka komunikacija. 1985; 133 (3): 868-872.