ENOLASE: FELÉPÍTÉS, HATÁSMECHANIZMUS, FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2026

Az enoláz az az enzim, amely a D-2-foszfo-glicerát (2PGA) foszfoenolpiruvát (PEP) átalakításáért felelős a glikolízis és a gluconeogenesis reverz reakció során, két metabolikus út része a sejtek energia metabolizmusának.

Az a döntés, hogy ezt a reakciót egyik vagy másik irányba katalizálja - attól függ, hogy a sejt hozzáfér-e a glükózhoz. Vagyis az Ön igényeihez kell igazítani az anyagcserét a bomláshoz vagy szintézishez az energia megszerzése érdekében. Nélkülözhetetlen létfontosságú folyamataik megvalósításához.

Az Enolase háromdimenziós szerkezete. Jawahar Swaminathan és az MSD munkatársai az Európai Bioinformatikai Intézetben, a Wikimedia Commonsból.

Tekintettel arra, hogy mindkét metabolikus út az élőlények központi anyagcseréjének központjába tartozik, nem meglepő, hogy ennek a proteinnek az aminosavszekvenciája megőrződött archaea, baktériumok és eukariótákban. Ezért hasonló katalitikus tulajdonságokkal rendelkezik.

Az enoláz sejtben történő lokalizációja a citoszolra korlátozódik, egy olyan rekeszre, amelyben a glikolízis (más néven glikolízis) és a glükoneogenezis a legtöbb szervezetben zajlik.

Ugyanakkor más sejtrekeszekben is kimutatták, például sok patogén plazmamembránján és rákos sejteken. Úgy tűnik, hogy részt vesz a sejtterjesztési folyamatok megkönnyítésében, ez a funkció teljesen eltér a klasszikus funkciójától.

Enzimeket, amelyek több funkciót is képesek végrehajtani, mint például az enoláz, holdfénybenzinnek nevezzük.

Szerkezet

Számos prokarióta és eukarióta egyénnél meghatározták a ligandumaihoz kötött vagy nem kötött enoláz kvaterner szerkezetét.

Mindegyik monomernek két doménje van: egy kis aminoterminális domén és egy nagyobb karboxil-terminális domén. Az N-terminális domén három α-heliklikából és négy β-lemezből áll. Míg a C-terminális nyolc β-lemezből áll, amelyek váltakozva vannak egymással, és β-hordót alkotnak, amelyet nyolc α-heliklus vesz körül.

Ezenkívül mindegyik monomerben kétértékű kationok két kötési helyét találjuk, amelyeket "konformációs hely" és "katalitikus hely" -nek nevezünk. Az első nem túl szelektív, és szubsztrát nélkül sokféle vegyértékű kationt megköthet.

Míg a második ionokkal kötődik, miután a szubsztrátum kötődött az enzimhez. Az ionok mindkét helyhez való kötődése elengedhetetlen a reakció előrehaladásához.

Végül, fontos megemlíteni, hogy a homodimerekben a monomereket párhuzamos tájolással tartják össze. Ezért az aktív hely az említett csomópont által alkotott központi régióra korlátozódik.

A két monomer közül csak az egyik maradványa vesz részt a katalízisben. Ez magyarázza a monomerek azon képességét, hogy kísérletet végezzenek a reakcióban.

A cselekvés mechanizmusa

Az Enolase enzim által alkalmazott hatásmechanizmus. Írta: Kthompson08 az angol Wikipedia-ban, a Wikimedia Commonsból.

A szerkezeti vizsgálatok, valamint azok, amelyek lehetővé tették az enoláz kinetikai és fizikai-kémiai tulajdonságainak meghatározását, lehetővé tették annak megértését.

Nagyon érdekes az a mód, ahogyan az enzim katalizálja a reakciót. Bár csak egy szubsztrát van jelen, a rendezett szekvenciális mechanizmust javasoljuk.

Ez azzal kezdődik, hogy egy Mg2 + ion kapcsolódik az egyik monomer konformációs helyéhez. Folytatódik a szubsztrátnak az aktív helyhez történő kötésével, majd egy második ionnak a katalitikus helyhez történő kötésével, és a termék azonnali felszabadulásával zárul le, miután a reakció befejeződött. Ezen a ponton az Mg2 + továbbra is kapcsolódik a konformációs helyhez.

Ugyanezen vonalak mentén, a reakció elősegítése érdekében, az enzim először egy karbanion közbenső termék képződését közvetíti, kiküszöböli a protont a 2PGA szén-dioxidjából. Ezt megteszi egy bázikus aminosav maradék hatásának köszönhetően.

Szekvenciálisan a szén-3-hidroxil eltávolítása az enzim savas maradékának hatására történik. Ezen a ponton a két szénatom egyesülését egy kettős kötés képezi, amely PEP-t képez. Ilyen módon a reakció leáll.

Jellemzők

Az eddig vizsgált enzimek sokasága képes különféle olyan funkciók ellátására, amelyek függetlenek a "klasszikus funkciójukkal" a különféle sejtrekeszekben. Ezeket az enzimeket "holdfény" enzimeknek nevezték.

Ebben az értelemben az enoláz holdvilágító enzimnek tekinthető, mivel a klasszikus funkciójával ellentétben számos funkciót tulajdonítottak neki mind a baktériumok, mind az eukarióták esetében.

Ezek közül néhány a következő:

- Részt vesz a sejtforma fenntartásában, valamint a vezikuláris forgalomban a citoszkeletáz fehérjékkel való kölcsönhatás révén.

- Az emlős sejtek magjában transzkripciós faktorként működik, amely szabályozza a sejtek proliferációjával kapcsolatos gének expresszióját. Együttműködik az mRNS-ek stabilitásának fenntartásában a baktériumokban lebomló bomlásban.

- Úgy tűnik, hogy a kórokozókban, mint például a Streptococcus pneumoniae és a Trypanosoma cruzi, fontos virulencia faktor.

- Azt is megállapították, hogy a Streptococcus pyogenes-ben az enoláz kiválasztódik az extracelluláris környezetbe, megkönnyítve a szövetek lebomlását és az immunrendszer kikerülését a gazdaszervezetben.

- A daganatsejtek felszínén expresszálódik, fokozva az áttétet.

Az eoláz és annak kapcsolata a sejtterjedés mechanizmusaival

Számos kórokozó, valamint tumorsejtek membránjukban vagy proteinekben expresszálódnak, amelyek képesek az extracelluláris mátrix fehérjék lebontására az extracelluláris környezetbe.

Ez a képesség lehetővé teszi, hogy ezek a sejtek áttörjenek a szöveteken és gyorsan elterjedjenek a gazdaszervezetben. Ily módon elősegíti az immunrendszer kijátszását és ezáltal a fertőzés kialakulását.

Noha az enoláznak nincs proteázaktivitása, részt vesz számos patogén terjesztésében a gazdaszervezetben, valamint a daganatsejtek áttéte során.

Ezt azzal a ténnyel érjük el, hogy ezen sejtek felületén expresszálódik, amikor plazminogén receptorként működik. Ez utóbbi egy plazmin néven ismert szerinproteáz zimogénje, amely a fibrinolitikus rendszer része és az extracelluláris mátrixfehérjék lebontásával hat.

Ezért a felületen expresszált enoláz olyan stratégia, amelyet ezek a sejtek megszereztek a fertőzés kialakulásához és a sikeres terjedéséhez.

Ez a stratégia két folyamatból áll:

- A gazda immunrendszerének elkerülése. Mivel ezeket a sejteket befogadják a gazdaszervezet saját fehérjével, az immunrendszer olyan sejtjei figyelmen kívül hagyják őket, amelyek felismerik a patogénekhez kapcsolódó nem saját fehérjéket.

- A plazminogén aktiválás utáni terjedése a plazminban. Mivel a részvétel az extracelluláris mátrixfehérjék lebontásában, elősegíti a gyors és hatékony terjesztést.

Irodalom

1. Avilan L, Gualdron-Lopez M., Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL. Enolaz: a trippanosomatid paraziták metabolizmusának és valószínű virulencia tényezőjének terápiás célpontjaként való felhasználásának perspektívái. Enzimkutatás. 2011 vol. Cikk ID932549, 14 oldal.
2. I. Bhowmick, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: stádium-specifikus expresszió és szubcelluláris lokalizáció. Malaria Journal. 2009-ben; 8. cikk (1) bekezdés 179. cikk.
3. I. nap, Peshavaria M, Quinn GB, Differenciálmolekuláris óra az enoláz izoprotein evolúciójában. 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. A Schistosoma bovis plazminogénkötő felülettel asszociált enolázának klónozása és jellemzése. Állat-egészségügyi parazitológia. 2010-ben; 173: 73-84.
5. Dinovo EC, Boyer PD. Az enoláz reakció mechanizmusának izotópos próbái. Kezdeti és egyensúlyi izotóp-átváltási arányok: primer és szekunder izotóp hatások. J Biol Chem., 1971; 246 (14): 4586-4593.
6. Kaberdin VR, Lin-Chao S, Új szerepek feltárása az E. coli RNS degradódomának kisebb alkotóelemeire. RNS Biology. 2009-ben; 6 (4): 402-405.
7. Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Az enoláz izoformák kölcsönhatása a tubulinnal és mikrotubulusokkal a myogenesis során. Biochimica et Biophysica Acta, 2007; 1770 (6): 919-926.
8. Lung J, Liu KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY. Az MBP-1-t hatékonyan kódolja az ENO1 gén alternatív átírása, de poszt-transzlációs módon a proteaszómától függő fehérjeforgalom szabályozza. A FEBS Journal. 2010-ben; 277 (20): 4308-4321.
9. Pancholi V. Multifunkcionális α-enoláz: szerepe a betegségekben. Sejtes és molekuláris élettudományok. 2001; 58 (7): 902-920.
10. Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. A fémionok szerepe az enoláz katalizálásában. Rendezett kinetikus mechanizmus egyetlen szubsztrát enzim számára. Biokémia. 2001; 40: 9008-8017.
11. Segovia-Gamboa NC, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, Entamoeba támadások, kódolási folyamat és enoláz. Kísérleti parazitológia. 2010-ben; 125 (2): 63-69.
12. Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, Az átültethető mRNS-ek szintjének megváltoztatása az enoláz izoenzimekhez a csirke vázizma fejlődése során. Biokémiai és biofizikai kutatási kommunikáció. 1985 133 (3): 868-872.