ENOLAZĂ: STRUCTURĂ, MECANISM DE ACȚIUNE, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Enolaza este enzima responsabilă pentru efectuarea conversiei D-2-fosfoglicerat reacție inversă (2PGA) fosfoenolpiruvat (PEP) în glicoliză și gluconeogeneza, două căi metabolice sunt parte a metabolismului energetic celular.

Decizia de a cataliza această reacție într-o direcție sau în cealaltă depinde de accesul celulelor la glucoză. Adică dintre nevoile pe care le aveți pentru a vă adapta metabolismul la degradare sau sinteză pentru a obține energie. Indispensabile pentru realizarea proceselor lor vitale.

Structura tridimensională a Enolazei. De Jawahar Swaminathan și personalul MSD de la Institutul European de Bioinformatică, de la Wikimedia Commons.

Având în vedere că ambele căi metabolice aparțin centrului arborelui metabolic central al ființelor vii, nu este surprinzător faptul că secvența de aminoacizi a acestei proteine ​​este conservată în arhaea, bacterii și eucariote. Și, prin urmare, că are proprietăți catalitice similare.

Localizarea enolazei în celulă este limitată la citosol, un compartiment în care au loc atât glicoliza (numită și glicoliză) cât și gluconeogeneză în majoritatea organismelor.

Cu toate acestea, a fost detectat și în alte compartimente celulare, cum ar fi membrana plasmatică a multor agenți patogeni și celule canceroase. Acolo pare să fie implicat cu facilitarea proceselor de diseminare a celulelor, o funcție total diferită de funcția sa clasică.

Enzimele capabile să îndeplinească mai multe funcții, cum ar fi enolază, sunt cunoscute sub denumirea de enzime de lumină a lunii.

Structura

Structura cuaternară de enolază legată sau nu de liganzii acesteia a fost determinată la un număr mare de indivizi procarioti și eucarioti.

Fiecare monomer are două domenii: un domeniu amino-terminal mic și un domeniu carboxil-terminal mai mare. Domeniul N-terminal este alcătuit din trei elice α și patru foi β. În timp ce, terminalul C este compus din opt foi β care alternează între ele formând un butoi β care este înconjurat de opt elice α.

Mai mult, pe fiecare monomer se găsesc două situsuri de legare pentru cationi divalenți, care au fost denumite „situl conformațional” și „situl catalitic”. Primul nu este foarte selectiv și poate lega o mare varietate de cationi divalenți în absența unui substrat.

În timp ce, al doilea se leagă de ioni după ce substratul s-a legat de enzimă. Legarea ionilor de ambele site-uri este vitală pentru a continua reacția.

În cele din urmă, este important de menționat că în homodimeri, monomerii sunt uniți menținând o orientare paralelă. Prin urmare, situsul activ este limitat la regiunea centrală formată de joncțiunea menționată.

Cu toate acestea, numai resturile unuia dintre cei doi monomeri participă la cataliză. Aceasta explică capacitatea monomerilor de a efectua reacția în condiții experimentale.

Mecanism de acțiune

Mecanismul de acțiune utilizat de enzima Enolază. De Kthompson08 la Wikipedia în engleză, de la Wikimedia Commons.

Studiile structurale, precum și cele care au făcut posibilă determinarea caracteristicilor cinetice și fizico-chimice ale enolazei, au făcut posibilă înțelegerea mecanismului său de acțiune.

Modul în care enzima catalizează reacția este destul de interesant. Deși este implicat un singur substrat, un mecanism secvențial ordonat este ceea ce s-a propus.

Aceasta începe cu legarea unui ion Mg2 + la situl conformațional al unuia dintre monomeri. Se continuă cu legarea substratului la situsul activ, urmată de legarea unui al doilea ion la situsul catalitic și se încheie cu eliberarea promptă a produsului după ce reacția a fost efectuată. În acest moment, Mg2 + rămâne atașat site-ului conformațional.

Pe aceeași linie, pentru a promova reacția, enzima mediază mai întâi generarea unui intermediar carbanion, eliminând un proton din carbonul 2 din 2PGA. Face acest lucru datorită acțiunii unui reziduu de aminoacid de bază.

Secvențial, îndepărtarea hidroxilului de carbon 3 are loc prin acțiunea unui reziduu acid al enzimei. În acest moment, unirea ambelor carbune se realizează cu ajutorul unei duble legături care formează PEP. În acest fel reacția este încheiată.

Caracteristici

Multe dintre enzimele studiate până acum sunt capabile să îndeplinească o mare varietate de funcții care nu au legătură cu „funcția lor clasică” în compartimentele celulare diferite. Aceste enzime au fost denumite enzime „luminatoare de lună”.

În acest sens, enolază poate fi considerată ca o enzimă de lumină a lunii, din moment ce numeroase funcții opuse funcției sale clasice i-au fost atribuite până în prezent atât în ​​bacterii cât și în eucariote.

Unele dintre aceste funcții sunt următoarele:

- Participă la menținerea formei celulare, precum și la traficul vezicular, prin interacțiunea cu proteinele citoscheletale.

- În nucleul celulelor mamifere, acționează ca un factor de transcripție care reglează expresia genelor asociate cu proliferarea celulelor. Coopera în menținerea stabilității ARNm-urilor în degradozom în bacterii.

- În agenții patogeni, cum ar fi Streptococcus pneumoniae și Trypanosoma cruzi, pare să acționeze ca un factor important de virulență.

- S-a constatat, de asemenea, că în Streptococcus pyogenes, enolază este excretată în mediul extracelular, facilitând degradarea țesuturilor și evaziunea sistemului imunitar la gazdă.

- Este exprimat pe suprafața celulelor tumorale, îmbunătățind metastaza.

Eolaza și relația sa cu mecanismele de diseminare a celulelor

Mulți agenți patogeni, precum și celulele tumorale, se exprimă în membrana lor sau exprima proteaze capabile să degradeze proteinele matricei extracelulare în mediul extracelular.

Această abilitate permite acestor celule să se rupă prin țesuturi și să se răspândească rapid în întregul organism gazdă. Promovarea în acest fel a evaziunii sistemului imunitar și, prin urmare, stabilirea infecției.

Deși enolaza nu are activitate de protează, ea participă la procesul de diseminare a multor agenți patogeni din gazda sa, precum și a celulelor tumorale în timpul metastazelor.

Acest lucru se realizează datorită faptului că este exprimat pe suprafața acestor celule funcționând ca un receptor plasminogen. Acesta din urmă este zimogenul unei serin protează cunoscută sub numele de plasmină care face parte din sistemul fibrinolitic și acționează prin degradarea proteinelor matricei extracelulare.

Prin urmare, enolază exprimată la suprafață este o strategie pe care aceste celule au dobândit-o pentru a stabili infecția și a se răspândi cu succes.

Această strategie este formată din două procese:

- Evaziunea sistemului imunitar al gazdei. Deoarece aceste celule sunt acoperite cu proteina proprie a gazdei, ele sunt ignorate de celulele sistemului imunitar care recunosc proteine ​​non-proprii asociate cu agenții patogeni.

- Diseminarea post-activare a plasminogenului în plasmină. A căror participare la degradarea proteinelor matrice extracelulare, facilitează apoi diseminarea rapidă și eficientă.

Referințe

1. Avilan L, Gualdron-Lopez M, Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL. Enolază: un jucător cheie al metabolismului și un factor probabil de virulență al perspectivelor parazitelor trypanosomatide pentru utilizarea sa ca țintă terapeutică. Cercetarea enzimelor. 2011 vol. Articolul ID932549, 14 pagini.
2. Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: expresie specifică stadiului și localizare subcelulară. Jurnalul malariei. 2009; 8 (1). articolul 179.
3. Ziua I, Peshavaria M, Quinn GB, Un ceas molecular diferențial în evoluția izoproteinei enolazei. 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. Clonarea și caracterizarea unei enolaze asociate suprafeței de legare plasminogenă de la Schistosoma bovis. Parazitologie veterinară. 2010; 173: 73-84.
5. Dinovo EC, Boyer PD. Sonde izotopice ale mecanismului de reacție a enolazei. Ratele de schimb ale izotopilor inițiali și de echilibru: efecte izotopi primari și secundari. J Biol Chem. 1971; 246 (14): 4586-4593.
6. Kaberdin VR, Lin-Chao S, Dezvăluirea de noi roluri pentru componentele minore ale degradosomului ARN E. coli. ARN Biologie. 2009; 6 (4): 402-405.
7. Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Interacțiunile izoformelor enolazei cu tubulina și microtubuli în timpul miogenezei. Biochimica et Biophysica Acta. 2007; 1770 (6): 919-926.
8. Lung J, Liu KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY. MBP-1 este codat în mod eficient printr-o transcriere alternativă a genei ENO1, dar post-traducere reglementată de cifra de afaceri proteică dependentă de proteazom. Jurnalul FEBS. 2010; 277 (20): 4308-4321.
9. Pancholi V. α-enolază multifuncțională: rolul său în boli. Științele vieții celulare și moleculare. 2001; 58 (7): 902-920.
10. Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. Rolul ionilor metalici în cataliză prin enolază. Un mecanism cinetic ordonat pentru o singură substrat enzimă. Biochimie. 2001; 40: 9008-8017.
11. Segovia-Gamboa NC, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, Entamoeba invadens, proces de encizare și enolază. Parazitologie experimentală. 2010; 125 (2): 63-69.
12. Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, Comutarea nivelurilor de ARNm translabil pentru izozimele enolazei în timpul dezvoltării mușchiului scheletului de pui. Comunicări de cercetare biochimică și biofizică. 1985; 133 (3): 868-872.