The enolase adalah enzim yang bertanggungjawab untuk melaksanakan penukaran D-2-phosphoglycerate (2PGA) phosphoenolpyruvate (PEP) dalam glikolisis dan gluconeogenesis reaksi terbalik, dua laluan metabolik adalah sebahagian daripada metabolisme tenaga selular.
Keputusan untuk mengkatalisis reaksi ini dalam satu arah atau yang lain bergantung pada akses sel ke glukosa. Itulah keperluan anda untuk menyesuaikan metabolisme anda ke degradasi atau sintesis untuk mendapatkan tenaga. Sangat diperlukan untuk merealisasikan proses penting mereka.
Struktur tiga dimensi Enolase. Oleh Jawahar Swaminathan dan kakitangan MSD di Institut Bioinformatik Eropah, dari Wikimedia Commons.
Memandangkan kedua-dua laluan metabolik tergolong di tengah-tengah pokok metabolisme pusat makhluk hidup, tidak menghairankan bahawa urutan asid amino protein ini dipelihara di archaea, bakteria dan eukariota. Oleh itu ia mempunyai sifat pemangkin yang serupa.
Penyetempatan enolase dalam sel terhad pada sitosol, sebuah petak di mana glikolisis (juga disebut glikolisis) dan glukoneogenesis berlaku di kebanyakan organisma.
Walau bagaimanapun, ia juga dapat dikesan di ruang sel lain seperti membran plasma banyak patogen dan sel barah. Di sana, tampaknya terlibat dengan fasilitasi proses penyebaran sel, fungsi yang sama sekali berbeza dengan fungsi klasiknya.
Enzim yang mampu melakukan lebih dari satu fungsi, seperti enolase, dikenali sebagai enzim cahaya bulan.
Struktur
Struktur quaternary enolase terikat atau tidak ke ligannya telah ditentukan pada sebilangan besar individu prokariotik dan eukariotik.
Setiap monomer mempunyai dua domain: domain terminal amino kecil dan domain terminal karboksil yang lebih besar. Domain terminal N terdiri daripada tiga heliks α dan empat helaian β. Manakala, terminal C terdiri daripada lapan kepingan β yang bergantian di antara mereka membentuk laras β yang dikelilingi oleh lapan heliks α.
Selanjutnya, dua laman pengikat untuk kation divalen terdapat di setiap monomer yang telah disebut "tapak konformasi" dan "tapak pemangkin." Yang pertama tidak terlalu selektif dan boleh mengikat pelbagai kation divalen sekiranya tidak ada substrat.
Manakala, yang kedua mengikat ion setelah substrat terikat pada enzim. Pengikatan ion ke kedua-dua laman web sangat penting agar reaksi dapat dilanjutkan.
Akhirnya, penting untuk disebutkan bahawa dalam homodimer, monomer bergabung untuk mengekalkan orientasi selari. Oleh itu, laman aktif terhad kepada kawasan tengah yang dibentuk oleh persimpangan tersebut.
Walau bagaimanapun, hanya sisa satu daripada dua monomer yang terlibat dalam pemangkinan. Ini menjelaskan keupayaan monomer untuk melakukan tindak balas dalam keadaan eksperimen.
Mekanisme tindakan
Mekanisme tindakan yang digunakan oleh enzim Enolase. Oleh Kthompson08 di Wikipedia Bahasa Inggeris, dari Wikimedia Commons.
Kajian struktur, dan juga kajian yang memungkinkan untuk menentukan ciri kinetik dan fizikokimia enolase, memungkinkan untuk memahami mekanisme tindakannya.
Cara enzim mengkatalisis reaksi agak menarik. Walaupun hanya satu substrat yang terlibat, mekanisme urutan yang disusun adalah yang telah dicadangkan.
Ini bermula dengan pengikatan ion Mg2 + ke tapak konformasi salah satu monomer. Ia berterusan dengan pengikatan substrat ke tapak aktif diikuti dengan pengikatan ion kedua ke laman pemangkin dan diakhiri dengan pelepasan segera produk setelah reaksi dilakukan. Pada ketika ini, Mg2 + tetap melekat pada laman konformasi.
Sejalan dengan itu, untuk mempromosikan tindak balas, enzim pertama-tama menjadi penghasil penghasilan karbanion perantaraan, menghilangkan proton dari karbon 2 dari 2PGA. Ini dilakukan berkat tindakan residu asid amino asas.
Secara berurutan, penyingkiran hidroksil karbon 3 berlaku dengan tindakan residu asid enzim. Pada titik ini, penyatuan kedua-dua karbon dilakukan melalui ikatan berganda yang membentuk PEP. Dengan cara ini reaksi ditamatkan.
ciri-ciri
Sebilangan besar enzim yang dikaji setakat ini mampu melakukan pelbagai fungsi yang tidak berkaitan dengan "fungsi klasik" mereka di ruang sel yang berbeza. Enzim ini telah disebut sebagai enzim "moonlighting".
Dalam pengertian ini, enolase dapat dianggap sebagai enzim cahaya bulan, kerana banyak fungsi yang bertentangan dengan fungsi klasiknya telah dikaitkan dengannya hingga kini pada bakteria dan eukariota.
Beberapa fungsi ini adalah seperti berikut:
- Berpartisipasi dalam pemeliharaan bentuk sel dan juga trafik vesikular dengan berinteraksi dengan protein sitoskeletal.
- Dalam inti sel mamalia, ia bertindak sebagai faktor transkripsi yang mengatur ekspresi gen yang berkaitan dengan percambahan sel. Ini bekerjasama dalam menjaga kestabilan mRNA dalam degradosom bakteria.
- Pada patogen, seperti Streptococcus pneumoniae dan Trypanosoma cruzi, nampaknya ia bertindak sebagai faktor virulensi yang penting.
- Telah juga dijumpai bahawa dalam Streptococcus pyogenes, enolase diekskresikan ke lingkungan ekstraselular, memudahkan degradasi tisu dan pengelakan sistem kekebalan tubuh pada inang.
- Ia dinyatakan pada permukaan sel tumor, meningkatkan metastasis.
Eolase dan hubungannya dengan mekanisme penyebaran sel
Banyak patogen, serta sel-sel tumor, mengekspresikan dalam membrannya atau mengeluarkan protease yang mampu menurunkan protein matriks ekstraselular ke persekitaran ekstraselular.
Keupayaan ini membolehkan sel-sel ini menerobos tisu dan menyebar dengan cepat ke seluruh organisma tuan rumah. Mempromosikan dengan cara ini penghindaran sistem imun dan oleh itu, penubuhan jangkitan.
Walaupun enolase tidak mempunyai aktiviti protease, ia mengambil bahagian dalam proses penyebaran banyak patogen di inangnya serta sel-sel tumor semasa metastasis.
Ini dicapai berkat kenyataan bahawa ia dinyatakan di permukaan sel-sel ini dengan berfungsi sebagai reseptor plasminogen. Yang terakhir adalah zimogen dari protease serin yang dikenali sebagai plasmin yang merupakan sebahagian daripada sistem fibrinolitik dan bertindak dengan merosakkan protein matriks ekstraselular.
Oleh itu, enolase yang dinyatakan di permukaan adalah strategi yang diperoleh sel-sel ini untuk mewujudkan jangkitan dan penyebaran dengan jayanya.
Strategi ini terdiri daripada dua proses:
- Penghindaran sistem imun tuan rumah. Oleh kerana sel-sel ini dilapisi dengan protein inang sendiri, sel-sel ini tidak diendahkan oleh sel-sel sistem kekebalan tubuh yang mengenali protein bukan milik yang berkaitan dengan patogen.
- Penyebaran plasminogen pasca pengaktifan dalam plasmin. Penyertaan siapa dalam degradasi protein matriks ekstraselular, kemudian memudahkan penyebaran yang cepat dan berkesan.
Rujukan
- Avilan L, Gualdron-Lopez M, Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL. Enolase: pemain utama dalam metabolisme dan kemungkinan faktor virulensi parasit-perspektif trypanosomatid untuk penggunaannya sebagai sasaran terapi. Penyelidikan Enzim. 2011 jilid Artikel ID932549, 14 halaman.
- Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: ekspresi khusus peringkat dan penyetempatan sub-selular. Jurnal Malaria. 2009; 8 (1). artikel 179.
- Hari I, Peshavaria M, Quinn GB, Jam molekul pembezaan dalam evolusi isoprotein enolase. Jurnal Evolusi Molekul. 1993; 36 (6): 599-601.
- de la Torre-Escudero E, Manzano-Román R, Pérez-Sánchez R, Siles-Lucas M, O pilih A. Pengklonan dan pencirian enolase berkaitan permukaan yang mengikat plasminogen dari Schistosoma bovis. Parasitologi Veterinar. 2010; 173: 73-84.
- Dinovo EC, Boyer PD. Probe isotop mekanisme tindak balas enolase. Kadar pertukaran isotop awal dan keseimbangan: kesan isotop primer dan sekunder. J Biol Chem 1971; 246 (14): 4586-4593.
- Kaberdin VR, Lin-Chao S, Membongkar peranan baru untuk komponen kecil dari degradosom RNA E. coli. Biologi RNA. 2009; 6 (4): 402-405.
- Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Interaksi isoform enolase dengan tubulin dan mikrotubulus semasa myogenesis. Biochimica et Biophysica Acta. 2007; 1770 (6): 919-926.
- Lung J, Liu KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY. MBP-1 dikodkan dengan cekap oleh transkrip gen ENO1 alternatif tetapi diatur selepas terjemahan oleh pergantungan protein yang bergantung pada proteasome. Jurnal FEBS. 2010; 277 (20): 4308-4321.
- Pancholi V. Multifungsi α-enolase: peranannya dalam penyakit. Sains Hayat Sel dan Molekul. 2001; 58 (7): 902-920.
- Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. Peranan ion logam dalam pemangkin oleh enolase. Mekanisme kinetik teratur untuk enzim substrat tunggal. Biokimia. 2001; 40: 9008-8017.
- Segovia-Gamboa NC, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, Invamoeba invadens, proses ensikstation dan enolase. Parasitologi Eksperimen. 2010; 125 (2): 63-69.
- Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, Beralih tahap mRNA yang boleh diterjemahkan untuk isozim enolase semasa pengembangan otot rangka ayam. Komunikasi Penyelidikan Biokimia dan Biofizik. 1985; 133 (3): 868-872.