Enolaasi on entsyymi, joka vastaa suorittamiseksi konversio D-2-fosfo- (2PGA) fosfoenolipyruvaattia (PEP) glykolyysissä ja glukoneogeneesin käänteinen reaktio, kaksi metaboliareitit ovat osa solun energia-aineenvaihduntaa.
Päätös katalysoida tämä reaktio yhteen tai toiseen suuntaan riippuu solun pääsystä glukoosiin. Toisin sanoen tarpeista, jotka joudut mukauttamaan aineenvaihduntasi hajoamiseen tai synteesiin energian saamiseksi. Pakolliset heidän elintärkeiden prosessien toteuttamiseksi.
Enolaasin kolmiulotteinen rakenne. Jawahar Swaminathan ja MSD: n henkilökunta Euroopan bioinformatiikan instituutissa, Wikimedia Commonsista.
Koska molemmat aineenvaihduntareitit kuuluvat elävien olentojen keskittymisen aineenvaihduntapuuhun, ei ole yllättävää, että tämän proteiinin aminohapposekvenssi on säilynyt arhaassa, bakteereissa ja eukaryooteissa. Ja siksi sillä on samanlaiset katalyyttiset ominaisuudet.
Enolaasin sijainti solussa rajoittuu sytosoliin, osastoon, jossa sekä glykolyysi (jota kutsutaan myös glycolysis) että glukoneogeneesi tapahtuu useimmissa organismeissa.
Se on kuitenkin havaittu myös muissa soluosastoissa, kuten monien patogeenien plasmamembraanissa ja syöpäsoluissa. Siellä se näyttää olevan osallisena solujen leviämisprosessien helpottamisessa, toiminnassa, joka on täysin erilainen kuin sen klassinen toiminta.
Entsyymejä, jotka kykenevät suorittamaan useampaa kuin yhtä toimintoa, kuten enolaasia, tunnetaan kuuvaloentsyymeinä.
Rakenne
Sen ligandien kanssa sitoutuneen tai ei-sidotun enolaasin kvaternäärinen rakenne on määritetty suurella määrällä prokaryoottisia ja eukaryoottisia henkilöitä.
Jokaisella monomeerillä on kaksi domeenia: pieni aminoterminaalinen domeeni ja suurempi karboksyyliterminaalinen domeeni. N-terminaalinen domeeni koostuu kolmesta a-kierroksesta ja neljästä p-levystä. C-pääte koostuu kahdeksasta p-levystä, jotka vuorottelevat keskenään muodostaen p-tynnyrin, jota ympäröivät kahdeksan a-heliksiä.
Lisäksi jokaisesta monomeeristä löytyy kaksi sitoutumispaikkaa kaksiarvoisille kationeille, joita on kutsuttu "konformaatiopaikaksi" ja "katalyyttiseksi kohteeksi". Ensimmäinen ei ole kovin valikoiva ja voi sitoa suuren määrän kaksiarvoisia kationeja ilman substraattia.
Toinen sitoutuu ioneihin sen jälkeen kun substraatti on sitoutunut entsyymiin. Ionien sitoutuminen molempiin kohtiin on välttämätöntä reaktion etenemiselle.
Lopuksi on tärkeätä mainita, että homodimeereissä monomeerit yhdistetään ylläpitäen samansuuntaista suuntaa. Siksi aktiivinen kohta on rajoitettu mainitun liitoksen muodostamaan keskialueeseen.
Kuitenkin vain toisen molemmista monomeereistä saatavat tähteet osallistuvat katalyysiin. Tämä selittää monomeerien kyvyn suorittaa reaktio kokeellisissa olosuhteissa.
Toimintamekanismi
Enolaasi-entsyymin käyttämä vaikutusmekanismi. Kirjoittanut Kthompson08 englanniksi Wikipediasta, Wikimedia Commonsista.
Rakenteelliset tutkimukset, samoin kuin sellaiset, jotka ovat antaneet mahdolliseksi enolaasin kineettisten ja fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien määrittämisen, ovat mahdollistaneet ymmärtämisen sen toimintamekanismista.
Tapa, jolla entsyymi katalysoi reaktiota, on varsin mielenkiintoinen. Vaikka kyseessä on vain yksi substraatti, tilattu peräkkäinen mekanismi on mitä on ehdotettu.
Tämä alkaa Mg2 + -ionin sitoutumisella yhden monomeerien konformaatiopaikkaan. Se jatkuu substraatin sitoutumisella aktiiviseen kohtaan, mitä seuraa toisen ionin sitoutuminen katalyyttiseen kohtaan, ja päättyy tuotteen nopeaan vapautumiseen, kun reaktio on suoritettu. Tässä vaiheessa Mg2 + pysyy kiinnittyneenä konformaatiopaikkaan.
Samojen linjojen mukaisesti reaktion edistämiseksi entsyymi välittää ensin karbanionivälituotteen muodostumisen, eliminoiden protonin 2PGA: n hiilestä 2. Se tekee tämän emäksisten aminohappotähteiden toiminnan ansiosta.
Peräkkäisesti hiilen 3 hydroksyylin poisto tapahtuu entsyymin happotähteen vaikutuksesta. Tässä vaiheessa kummankin hiilen liittyminen toteutetaan kaksoissidoksen avulla, joka muodostaa PEP: n. Tällä tavalla reaktio päättyy.
ominaisuudet
Monet tähän mennessä tutkituista entsyymeistä kykenevät suorittamaan suuren määrän toimintoja, jotka eivät liity heidän "klassiseen toimintaansa" eri soluosastoissa. Näihin entsyymeihin on viitattu "kuutamoivia" entsyymejä.
Tässä mielessä enolaasia voidaan pitää kuunvaloentsyyminä, koska siihen on tähän mennessä liitetty useita klassisen toiminnan vastaisia toimintoja sekä bakteereissa että eukaryooteissa.
Jotkut näistä toiminnoista ovat seuraavat:
- Osallistuu solumuodon ylläpitämiseen sekä vesikulaariseen liikenteeseen vuorovaikutuksessa sytoskeletalisten proteiinien kanssa.
- Nisäkässolujen ytimessä se toimii transkriptiotekijänä, joka säätelee solujen lisääntymiseen liittyvien geenien ilmentymistä. Se toimii yhteistyössä ylläpitäen mRNA: ien stabiilisuutta bakteereissa tapahtuvassa degradosomissa.
- Patogeeneissä, kuten Streptococcus pneumoniae ja Trypanosoma cruzi, se näyttää toimivan tärkeänä virulenssitekijänä.
- On myös havaittu, että Streptococcus pyogenes -bakteerissa enolaasi erittyy solunulkoiseen ympäristöön helpottaen kudosten hajoamista ja immuunijärjestelmän kiertämistä isännässä.
- Se ilmentyy kasvainsolujen pinnalla parantaen metastaaseja.
Eolaasi ja sen suhde solujen leviämisen mekanismeihin
Monet patogeenit, samoin kuin kasvainsolut, ekspressoivat membraanissaan tai erittävät proteaaseja, jotka kykenevät hajottamaan solunulkoisen matriisiproteiinin solunulkoiseen ympäristöön.
Tämä kyky antaa näiden solujen murtautua kudoksiin ja levitä nopeasti koko isäntäorganismissa. Edistetään tällä tavalla immuunijärjestelmän kiertämistä ja siten tartunnan muodostumista.
Vaikka enolaasista puuttuu proteaasiaktiivisuus, se osallistuu monien patogeenien leviämisprosessiin isäntään sekä kasvainsoluihin metastaasien aikana.
Tämä saavutetaan ansiosta, että se ekspressoituu näiden solujen pinnalla toimimalla plasminogeenireseptorina. Viimeksi mainittu on plasmiinina tunnetun seriiniproteaasin tsymogeeni, joka on osa fibrinolyyttistä järjestelmää ja toimii hajottamalla solunulkoisia matriisiproteiineja.
Siksi pinta ekspressoitu enolaasi on strategia, jonka nämä solut ovat hankkineet saadakseen tartunnan ja leviämään onnistuneesti.
Tämä strategia koostuu kahdesta prosessista:
- Isännän immuunijärjestelmän kiertäminen. Koska nämä solut on päällystetty isännän omalla proteiinilla, immuunijärjestelmän solut jättävät ne huomioimatta taudinaiheuttajiin liittyvät muut kuin omat proteiinit.
- Plasminogeenin leviämisen jälkeinen aktivointi plasmiinissa. Joiden osallistuminen solunulkoisten matriisiproteiinien hajoamiseen helpottaa sitten nopeaa ja tehokasta leviämistä.
Viitteet
- Avilan L, Gualdron-Lopez M, Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL. Enolaasi: avaintekijä aineenvaihdunnassa ja todennäköinen virulenssitekijä trypanosomatid-loisten näkökulmista sen käyttämiseen terapeuttisena kohteena. Entsyymitutkimus. 2011 vol. Artikkeli ID932549, 14 sivua.
- Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: vaihe-spesifinen ekspressio ja solusisällön lokalisaatio. Malaria Journal. 2009; 8 (1). artikkeli 179.
- Päivä I, Peshavaria M, Quinn GB, differentiaalinen molekyylikello enolaasin isoproteiinikehityksessä. Journal of Molecular Evolution. 1993; 36 (6): 599-601.
- de la Torre-Escudero E, Manzano-Román R, Pérez-Sánchez R, Siles-Lucas M, Oleaga A. Plasminogeeniä sitovan pintaan liittyvän enolaasin kloonaaminen ja karakterisointi Schistosoma bovisista. Eläinlääketieteellinen parazitologia. 2010; 173: 73-84.
- Dinovo EC, Boyer PD. Enolaasireaktiomekanismin isotooppiset koettimet. Alkuperäisen ja tasapainon isotooppien vaihtokurssit: primaarisen ja sekundaarisen isotoopin vaikutukset. J Biol Chem., 1971; 246 (14): 4586 - 4593.
- Kaberdin VR, Lin-Chao S, Uusien roolien purkaminen E. coli -RNA: n degradosomin pienimuotoisille komponenteille. RNA-biologia. 2009; 6 (4): 402 - 405.
- Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Enolaasi-isomuotojen vuorovaikutukset tubuliinin ja mikrotubulusten kanssa myogeneesin aikana. Biochimica et Biophysica Acta, 2007; 1770 (6): 919 - 926.
- Lung J, Liu KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY. MBO-1 koodaa tehokkaasti ENO1-geenin vaihtoehtoisella transkriptilla, mutta posttranslatiivisesti säätelee proteasomista riippuvainen proteiinin vaihtuvuus. FEBS Journal. 2010; 277 (20): 4308-4321.
- Pancholi V. Monitoiminen a-enolaasi: sen rooli sairauksissa. Solun ja molekyylin biotieteet. 2001; 58 (7): 902 - 920.
- Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. Metalli-ionien rooli enolaasin katalysoinnissa. Tilattu kineettinen mekanismi yhdelle substraattientsyymille. Biokemia. 2001; 40: 9008-8017.
- Segovia-Gamboa NC, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, Entamoeba tunkeutuvat sisään, salausprosessi ja enolaasi. Kokeellinen parazitologia. 2010; 125 (2): 63 - 69.
- Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, Kiellettävien mRNA-tasojen vaihtaminen enolaasisosyymeille kanan luurankolihaksen kehittymisen aikana. Biokemiallinen ja biofysikaalinen tutkimusviestintä. 1985; 133 (3): 868-872.