ЕНОЛАЗА: СТРУКТУРА, МЕХАНІЗМ ДІЇ, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

Енолаза є фермент , відповідальний за виконання конверсії D-2-фосфогліцерата (2PGA) фосфоенолпіруват (РЕР) в гліколізу і глюконеогенезу зворотної реакції, два метаболічних шляхів є частиною клітинного метаболізму енергії.

Рішення каталізувати цю реакцію в ту чи іншу сторону залежить від доступу клітини до глюкози. Тобто про потреби, які ви повинні адаптувати метаболізм до деградації чи синтезу, щоб отримати енергію. Незамінна для реалізації своїх життєвих процесів.

Тривимірна структура Енолази. Джавахар Свамінанатан та співробітники MSD Європейського інституту біоінформатики від Wikimedia Commons.

Оскільки обидва метаболічні шляхи належать до центру центрального метаболічного дерева живих істот, не дивно, що амінокислотна послідовність цього білка зберігається в археях, бактеріях і еукаріот. А отже, має подібні каталітичні властивості.

Розташування енолази в клітині обмежене цитозолом, відділенням, в якому в більшості організмів відбувається як гліколіз (також званий гліколіз), так і глюконеогенез.

Однак це було виявлено і в інших клітинних відділеннях, таких як плазматична мембрана багатьох патогенів та ракові клітини. Там, здається, він пов'язаний із полегшенням процесів розповсюдження клітин, функцією, що повністю відрізняється від класичної.

Ферменти, здатні виконувати більше ніж одну функцію, таку як енолаза, відомі як ферменти місячного світла.

Будова

Четвертинна структура енолази, пов'язана або не пов'язана зі своїми лігандами, була визначена у великої кількості прокаріотичних та еукаріотичних особин.

Кожен мономер має два домени: малий аміно-термінальний домен і більший карбокси-термінальний домен. N-кінцевий домен складається з трьох α-спіралей і чотирьох β-листів. Тоді як С-кінець складається з восьми β-листів, які чергуються між ними, утворюючи β-ствол, оточений вісьмома α-спіралями.

Крім того, на кожному мономері знайдено два сайти зв'язування двовалентних катіонів, які отримали назву "конформаційний сайт" та "каталітичний сайт". Перший не дуже вибірковий і може пов'язувати велику різноманітність двовалентних катіонів за відсутності субстрату.

В той час, як другий зв'язується з іонами після того, як субстрат зв'язаний з ферментом. Зв'язування іонів на обох сайтах є життєво важливим для реакції.

Нарешті, важливо згадати, що в гомодимерах мономери з'єднуються, підтримуючи паралельну орієнтацію. Тому активний сайт обмежений центральною областю, утвореною згаданим з'єднанням.

Однак у каталізі беруть участь лише залишки одного з двох мономерів. Цим пояснюється здатність мономерів здійснювати реакцію в експериментальних умовах.

Механізм дії

Механізм дії, використовуваний ферментом Енолаза. Автор Ктоммпсон08 з англійської Вікіпедії, із Вікісховища.

Структурні дослідження, а також ті, що дали змогу визначити кінетичні та фізико-хімічні характеристики енолази, дали можливість зрозуміти її механізм дії.

Спосіб, яким фермент каталізує реакцію, є досить цікавим. Хоча задіяна лише одна підкладка, запропонований послідовний механізм - це те, що було запропоновано.

Це починається з прив'язки іона Mg2 + до конформаційного сайту одного з мономерів. Він продовжується зв'язуванням субстрату з активною ділянкою з подальшим зв'язуванням другого іона до каталітичного сайту і закінчується швидким вивільненням продукту, як тільки реакція буде проведена. На цьому етапі Mg2 + залишається приєднаним до конформаційного сайту.

З тієї ж лінії, щоб сприяти реакції, фермент спочатку опосередковує генерацію карбаніонного проміжного продукту, виводячи протон з вуглецю 2 2PGA. Це відбувається завдяки дії залишку основної амінокислоти.

Послідовно видалення гідроксилу вуглецю 3 відбувається під дією кислотного залишку ферменту. У цей момент об'єднання обох вуглеців здійснюється за допомогою подвійної зв'язку, що утворює PEP. Таким чином реакція припиняється.

Особливості

Багато досліджуваних до цього часу ферментів здатні виконувати велику різноманітність функцій, не пов'язаних з їх "класичною функцією" в різних відділеннях клітин. Ці ферменти називали ферментами "місячного світла".

У цьому сенсі енолазу можна розглядати як фермент, що виділяє місячні, оскільки на сьогоднішній день їй приписують численні функції, протилежні її класичній функції, як бактерії, так і еукаріоти.

Деякі з цих функцій такі:

- Бере участь у підтримці форми клітин, а також у везикулярному русі, взаємодіючи з цитоскелетними білками.

- У ядрі клітин ссавців він діє як фактор транскрипції, який регулює експресію генів, пов’язаних з проліферацією клітин. Він співпрацює у підтримці стабільності мРНК в деградосомі бактерій.

- У таких збудників, як Streptococcus pneumoniae і Trypanosoma cruzi, він, як видається, діє як важливий фактор вірулентності.

- Також було встановлено, що в Streptococcus pyogenes енолаза виводиться до позаклітинного середовища, полегшуючи деградацію тканин та ухилення імунної системи у господаря.

- Він виражається на поверхні пухлинних клітин, посилюючи метастази.

Еолаза та її зв’язок з механізмами клітинної дисемінації

Багато збудників, а також пухлинні клітини експресують у своїй мембрані або виділяють протеази, здатні деградувати білки позаклітинного матриксу в позаклітинне середовище.

Ця здатність дозволяє цим клітинам пробиватися через тканини і швидко поширюватися по всьому організму господаря. Сприяючи таким чином ухилення від імунної системи і, отже, встановлення інфекції.

Хоча енолазі не вистачає активності протеази, вона бере участь у процесі розповсюдження багатьох патогенів у її господаря, а також пухлинних клітин під час метастазування.

Це досягається завдяки тому, що він експресується на поверхні цих клітин, функціонуючи як рецептор плазміногену. Останнє являє собою зимоген серинної протеази, відомий як плазмін, який входить до складу фібринолітичної системи і діє шляхом деградації білків позаклітинного матриксу.

Тому поверхнево виражена енолаза - це стратегія, яку ці клітини придбали для встановлення інфекції та успішного поширення.

Ця стратегія складається з двох процесів:

- Ухилення імунної системи господаря. Оскільки ці клітини покриті власним білком господаря, вони ігноруються клітинами імунної системи, які розпізнають невласні білки, пов'язані з патогенами.

- Постіактиваційне поширення плазміногену в плазміні. Чия участь у деградації білків позаклітинного матриксу, то сприяє швидкому та ефективному поширенню.

Список літератури

1. Авілан L, Гуалдрон-Лопес М, Кіньонес W, Гонсалес-Гонсалес L, Ханнаерт V, Міхельс ПАА, Консепсьон JL. Енолаза: ключовий гравець метаболізму та ймовірний фактор вірулентності трипаносоматидних паразитів - перспектива його використання в якості терапевтичної мішені. Ферментні дослідження. 2011 том. ID статті932549, 14 сторінок.
2. Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: стадійна специфічна експресія та субклітинна локалізація. Журнал "Малярія". 2009 р .; 8 (1). стаття 179.
3. Перший день, Пешаварія М, Квін ГБ, диференціальний молекулярний годинник в еволюції енолази ізопротеїну. Журнал молекулярної еволюції. 1993; 36 (6): 599-601.
4. de la Torre-Escudero E, Manzano-Román R, Pérez-Sánchez R, Siles-Lucas M, Oleaga A. Клонування та характеристика плазміноген-зв'язуючої поверхнево-асоційованої енолази Schistosoma bovis. Ветеринарна паразитологія. 2010 р .; 173: 73-84.
5. Діново Е.К., Бойєр П.Д. Ізотопічні зонди механізму реакції енолази. Початкові та рівноважні курси обміну ізотопів: первинні та вторинні ефекти ізотопів. J Biol Chem. 1971; 246 (14): 4586-4593.
6. Kaberdin VR, Lin-Chao S, розгадування нових ролей для другорядних компонентів РНК-деградосоми E. coli. РНК Біологія. 2009 р .; 6 (4): 402-405.
7. Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Взаємодія ізоформ енолази з тубуліном і мікротрубочками під час міогенезу. Biochimica et Biophysica Acta. 2007; 1770 р. (6): 919-926.
8. Lung J, Лю KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY. MBP-1 ефективно кодується альтернативною стенограмою гена ENO1, але посттрансляційно регулюється оборотним білком обороту білка. Журнал FEBS. 2010 р .; 277 (20): 4308-4321.
9. Панчолі В. Багатофункціональна α-енолаза: її роль у захворюваннях. Клітичні та молекулярні науки про життя. 2001 р .; 58 (7): 902-920.
10. Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. Роль іонів металів у каталізі енолази. Впорядкований кінетичний механізм для одного субстратного ферменту. Біохімія. 2001 р .; 40: 9008-8017.
11. НК Сеговія-Гамбоа, Чавес-Мангуя В, Медіна-Флорес А, Ентамоба вторгнення, процес енцистації та енолаза. Експериментальна паразитологія. 2010 р .; 125 (2): 63–69.
12. Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, Переключення рівнів трансляційних мРНК для ізономів енолази під час розвитку скелетних м’язів курки. Біохімічні та біофізичні дослідницькі комунікації. 1985; 133 (3): 868-872.