Enolase ir enzīms, kas veic pārveidošanu D-2-phosphoglycerate (2PGA) fosfenolpiruvāta (PEP) in glikolīzi un glikoneoģenēzes reverse reakcija, divi metabolisma ceļi ir daļa no šūnu enerģijas metabolisma.
Lēmums katalizēt šo reakciju vienā vai otrā virzienā ir atkarīgs no šūnas piekļuves glikozei. Tas ir, no tām vajadzībām, kas jums jāpielāgo vielmaiņai noārdīšanās vai sintēzes gadījumā, lai iegūtu enerģiju. Nepieciešams viņu dzīvībai svarīgo procesu realizēšanai.
Enolāzes trīsdimensiju struktūra. Autors Jawahar Swaminathan un MSD darbinieki Eiropas Bioinformātikas institūtā no Wikimedia Commons.
Tā kā abi metabolisma ceļi pieder pie dzīvo būtņu centrālā vielmaiņas koka centra, nav pārsteidzoši, ka šī proteīna aminoskābju secība tiek saglabāta archaea, baktērijās un eikariotos. Tāpēc tam ir līdzīgas katalītiskās īpašības.
Enolāzes atrašanās šūnā ir ierobežota ar citosolu, nodalījumu, kurā lielākajā daļā organismu notiek gan glikolīze (ko sauc arī par glikolīzi), gan glikoneoģenēze.
Tomēr tas ir atklāts arī citos šūnu nodalījumos, piemēram, daudzu patogēnu plazmas membrānā un vēža šūnās. Tur, šķiet, tas ir saistīts ar šūnu izplatīšanas procesu atvieglošanu - funkcija, kas pilnīgi atšķiras no tās klasiskās funkcijas.
Fermentus, kas spēj veikt vairāk nekā vienu funkciju, piemēram, enolazi, sauc par mēnessgaismas fermentiem.
Uzbūve
Daudziem prokariotu un eikariotu indivīdiem ir noteikta enolāzes kvartāra struktūra, kas ir saistīta vai nav saistīta ar tās ligandiem.
Katram monomēram ir divi domēni: mazs aminoterminālais domēns un lielāks karboksilterminālais domēns. N-termināla domēnu veido trīs α-spirāles un četras β loksnes. Tā kā C-gals sastāv no astoņām β-loksnēm, kuras savstarpēji mijas, veidojot β-stobru, kuru ieskauj astoņas α-spirāles.
Turklāt katram monomēram ir atrodamas divas divvērtīgo katjonu saistīšanas vietas, kuras tiek sauktas par "konformācijas vietu" un "katalītisko vietu". Pirmais nav ļoti selektīvs un var saistīt daudz dažādu divvērtīgu katjonu, ja nav substrāta.
Tā kā otrais saistās ar joniem pēc tam, kad substrāts ir piesaistījies fermentam. Jonu saistīšanās abās vietās ir vitāli svarīga reakcijas norisei.
Visbeidzot, ir svarīgi pieminēt, ka homodimeros monomēri tiek savienoti, saglabājot paralēlu orientāciju. Tāpēc aktīvā vieta ir ierobežota ar centrālo reģionu, ko veido minētais krustojums.
Tomēr katalīzē piedalās tikai viena no diviem monomēriem atlikumi. Tas izskaidro monomēru spēju veikt reakciju eksperimentālos apstākļos.
Darbības mehānisms
Darbības mehānisms, ko izmanto enzīms Enolase. Autors: Kthompson08 angļu Vikipēdijā, no Wikimedia Commons.
Strukturālie pētījumi, kā arī tie, kas ļāva noteikt enolāzes kinētiskās un fizikāli ķīmiskās īpašības, ļāva izprast tā darbības mehānismu.
Veids, kādā ferments katalizē reakciju, ir diezgan interesants. Lai gan ir iesaistīts tikai viens substrāts, ierosinātais secīgais mehānisms ir tas.
Tas sākas ar Mg2 + jonu saistīšanos ar viena no monomēriem konformācijas vietu. Tas turpinās ar substrāta piesaisti aktīvajai vietai, kam seko otra jona piesaiste katalītiskajai vietai, un beidzas ar tūlītēju produkta izdalīšanos, kad reakcija ir notikusi. Šajā brīdī Mg2 + paliek piestiprināts pie konformācijas vietas.
Paralēli tam, lai veicinātu reakciju, enzīms vispirms veic karbaniona starpprodukta veidošanos, izslēdzot protonu no 2PGA oglekļa 2. Tas tiek darīts, pateicoties pamata aminoskābju atlikuma darbībai.
Secīgi oglekļa 3 hidroksilgrupas atdalīšana notiek ar fermenta skābes atlikuma palīdzību. Šajā brīdī abu oglekļu savienojumu veic ar divkāršu saiti, kas veido PEP. Tādā veidā reakcija tiek izbeigta.
Iespējas
Daudzi no līdz šim pētītajiem fermentiem dažādos šūnu nodalījumos spēj veikt ļoti dažādas funkcijas, kas nav saistītas ar to "klasisko funkciju". Šie fermenti ir saukti par “mēnessgaismas” fermentiem.
Šajā ziņā enolāzi var uzskatīt par mēnessgaismas enzīmu, jo līdz šim tai ir piedēvētas daudzas funkcijas, kas ir pretrunā ar klasisko funkciju gan baktērijās, gan eikariotos.
Dažas no šīm funkcijām ir šādas:
- piedalās šūnu formas uzturēšanā, kā arī vezikulārajā kustībā, mijiedarbojoties ar citoskeleta proteīniem.
- Zīdītāju šūnu kodolā tas darbojas kā transkripcijas faktors, kas regulē ar šūnu proliferāciju saistīto gēnu ekspresiju. Tas sadarbojas, saglabājot mRNS stabilitāti baktēriju degradosomā.
- Šķiet, ka patogēnos, piemēram, Streptococcus pneumoniae un Trypanosoma cruzi, tas darbojas kā svarīgs virulences faktors.
- Ir arī konstatēts, ka Streptococcus pyogenes enolāze izdalās ārpusšūnu vidē, veicinot audu noārdīšanos un imūnsistēmas izvairīšanos no saimnieka.
- Tas tiek izteikts uz audzēja šūnu virsmas, pastiprinot metastāzes.
Eolase un tās saistība ar šūnu izplatīšanās mehānismiem
Daudzi patogēni, kā arī audzēja šūnas savā membrānā ekspresē vai izdalās proteāzes, kas spēj sadalīt ārpusšūnu matricas proteīnus ārpusšūnu vidē.
Šī spēja ļauj šīm šūnām izlauzties caur audiem un ātri izplatīties visā saimnieka organismā. Šādā veidā veicinot izvairīšanos no imūnsistēmas un līdz ar to arī infekcijas nodibināšanu.
Lai arī enolazei trūkst proteāzes aktivitātes, tā metastāžu laikā piedalās daudzu patogēnu izplatīšanā savā saimniekdatorā, kā arī audzēja šūnās.
Tas tiek panākts, pateicoties tam, ka tas tiek ekspresēts uz šo šūnu virsmas, darbojoties kā plazminogēna receptors. Pēdējais ir serīna proteāzes, kas pazīstams kā plazmīns, zimogēns, kas ir fibrinolītiskās sistēmas daļa un darbojas, noārdot ārpusšūnu matricas olbaltumvielas.
Tāpēc virsmas ekspresētā enolāze ir stratēģija, kuru šīs šūnas ir ieguvušas, lai izveidotu infekciju un veiksmīgi izplatītos.
Šī stratēģija sastāv no diviem procesiem:
- Izvairīšanās no saimnieka imūnsistēmas. Tā kā šīs šūnas ir pārklātas ar paša saimnieka olbaltumvielām, imūnsistēmas šūnas tos ignorē un atpazīst ar patogēniem saistītās nesaistītās olbaltumvielas.
- Plazminogēna izplatīšanās pēc aktivizācijas plazmīnā. Kurš piedalās ārpusšūnu matricas olbaltumvielu sadalīšanās, pēc tam veicina ātru un efektīvu izplatīšanos.
Atsauces
- Avilan L, Gualdron-Lopez M, Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL. Enolāze: galvenais spēlētājs metabolisma metabolismā un iespējamais virulences faktors parapanozītu parazītiem - perspektīvas tā izmantošanai kā terapeitisks mērķis. Fermentu izpēte. 2011. gada sēj. Raksts ID932549, 14 lpp.
- Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: stadijai specifiska ekspresija un sub-šūnu lokalizācija. Malārijas Vēstnesis. 2009. gads; 8 (1). 179. pants.
- I diena, Pešavarija M, Quinn GB, diferenciālais molekulārais pulkstenis enolazes izoproteīnu evolūcijā. Žurnāls par molekulāro evolūciju. 1993. gads; 36 (6): 599–601.
- de la Torre-Escudero E, Manzano-Román R, Pérez-Sánchez R, Siles-Lucas M, Oleaga A. Ar plazminogēnu saistošu virsmu saistītās enolazes klonēšana un raksturojums no Schistosoma bovis. Veterinārā parazitoloģija. 2010; 173: 73-84.
- Dinovo EC, Boyer PD. Enolāzes reakcijas mehānisma izotopu zondes. Sākotnējie un līdzsvara izotopu maiņas kursi: primārā un sekundārā izotopu ietekme. J Biol Chem., 1971; 246 (14): 4586-4593.
- Kaberdins VR, Lin-Chao S, Jaunu lomu atklāšana mazāk nozīmīgiem komponentiem E. coli RNS degradosomā. RNS bioloģija. 2009. gads; 6 (4): 402–405.
- Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Enolase izoformu mijiedarbība ar tubulīnu un mikrotubulām mioģenēzes laikā. Biochimica et Biophysica Acta, 2007; 1770 (6): 919-926.
- Lung J, Liu KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY. MBP-1 efektīvi kodē ar ENO1 gēna alternatīvu atšifrējumu, bet pēctranslatīvi to regulē proteasomas atkarīgs olbaltumvielu apgrozījums. FEBS Vēstnesis. 2010; 277 (20): 4308-4321.
- Pancholi V. Daudzfunkcionāla α-enolāze: tās loma slimībās. Šūnu un molekulārās dzīvības zinātnes. 2001; 58 (7): 902–920.
- Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. Metālu jonu loma enolāzes katalīzē. Pasūtīts kinētiskais mehānisms atsevišķam substrāta fermentam. Bioķīmija. 2001; 40: 9008-8017.
- Segovia-Gamboa NC, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, Entamoeba iebrukumi, kodēšanas process un enolase. Eksperimentālā parazitoloģija. 2010; 125 (2): 63-69.
- Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, Translatējamu mRNS līmeņa maiņa enolazes izozīmiem vistas skeleta muskuļa attīstības laikā. Bioķīmisko un biofizikālo pētījumu komunikācijas. 1985. gads; 133 (3): 868-872.