Enolaz , D-2-fosfogliserattan dönüşümünü gerçekleştirmek için sorumlu enzimdir (2PGA) fosfoenolpiruvat (PEP) içerisinde glikoliz ve glukoneojenez ters reaksiyon, iki metabolik yolları Hücresel enerji metabolizmasının bir parçasıdır.
Bu reaksiyonu bir yönde veya diğer yönde katalize etme kararı, hücrenin glikoza erişimine bağlıdır. Yani, enerji elde etmek için metabolizmanızı bozunmaya veya senteze uyarlamanız gereken ihtiyaçlardan. Hayati süreçlerinin gerçekleşmesi için vazgeçilmezdir.
Enolase'nin üç boyutlu yapısı. Wikimedia Commons'tan Avrupa Biyoinformatik Enstitüsü'ndeki Jawahar Swaminathan ve MSD personeli tarafından.
Her iki metabolik yolun da canlıların merkezi metabolik ağacının merkezine ait olduğu düşünüldüğünde, bu proteinin amino asit dizisinin arkelerde, bakterilerde ve ökaryotlarda korunması şaşırtıcı değildir. Ve bu nedenle benzer katalitik özelliklere sahiptir.
Enolazın hücre içindeki lokalizasyonu, çoğu organizmada hem glikolizin (aynı zamanda glikoliz olarak da adlandırılır) hem de glikoneogenezin gerçekleştiği bir bölme olan sitozol ile sınırlıdır.
Bununla birlikte, birçok patojenin plazma zarı ve kanser hücresi gibi diğer hücre bölmelerinde de tespit edilmiştir. Orada, klasik işlevinden tamamen farklı bir işlev olan hücre yayılma süreçlerinin kolaylaştırılmasıyla ilgili görünmektedir.
Enolaz gibi birden fazla işlevi yerine getirebilen enzimler, mehtap enzimleri olarak bilinir.
yapı
Enolazın ligandlarına bağlanıp bağlanmadığı kuaterner yapısı, çok sayıda prokaryotik ve ökaryotik bireyde belirlenmiştir.
Her monomerin iki alanı vardır: küçük bir amino terminal alanı ve daha büyük bir karboksil terminal alanı. N-terminal alanı, üç a-sarmalından ve dört P yapraktan oluşur. Oysa C-terminal, aralarında dönüşümlü olarak sekiz α sarmalıyla çevrili bir β-varil oluşturan sekiz β tabakasından oluşur.
Ayrıca, "konformasyonel bölge" ve "katalitik bölge" olarak adlandırılan her monomer üzerinde iki değerlikli katyonlar için iki bağlanma sahası bulunur. İlki çok seçici değildir ve bir substratın yokluğunda çok çeşitli iki değerlikli katyonları bağlayabilir.
Oysa ikincisi, substrat enzime bağlandıktan sonra iyonlara bağlanır. İyonların her iki bölgeye bağlanması, reaksiyonun ilerlemesi için hayati önem taşır.
Son olarak, homodimerlerde monomerlerin paralel bir oryantasyonu koruyarak birleştirildiğinden bahsetmek önemlidir. Bu nedenle aktif site, söz konusu bağlantı yeri tarafından oluşturulan merkezi bölge ile sınırlıdır.
Bununla birlikte, iki monomerden yalnızca birinin kalıntıları katalize katılır. Bu, monomerlerin reaksiyonu deneysel koşullar altında gerçekleştirme yeteneğini açıklar.
Hareket mekanizması
Enolaz enzimi tarafından kullanılan etki mekanizması. Yazan Kthompson08, İngilizce Wikipedia'da, Wikimedia Commons'tan.
Enolazın kinetik ve fizikokimyasal özelliklerini belirlemeyi mümkün kılanların yanı sıra yapısal çalışmalar, etki mekanizmasını anlamayı mümkün kılmıştır.
Enzimin reaksiyonu katalize etme şekli oldukça ilginçtir. Yalnızca bir alt tabakanın dahil olmasına rağmen, sıralı bir sıralı mekanizma önerilmiştir.
Bu, bir Mg2 + iyonunun monomerlerden birinin konformasyonel bölgesine bağlanmasıyla başlar. Substratın aktif bölgeye bağlanmasıyla devam eder, ardından ikinci bir iyonun katalitik bölgeye bağlanması ile devam eder ve reaksiyon gerçekleştirildikten sonra ürünün hızlı bir şekilde salınmasıyla sona erer. Bu noktada, Mg2 + konformasyonel alana bağlı kalır.
Aynı hatlar boyunca, reaksiyonu desteklemek için enzim ilk önce bir karbanyon ara ürününün oluşumuna aracılık eder ve 2PGA karbon 2'den bir protonu elimine eder. Bunu, temel bir amino asit kalıntısının etkisi sayesinde yapar.
Sırayla, karbon 3'ün hidroksilinin uzaklaştırılması, enzimin bir asit kalıntısının hareketiyle gerçekleşir. Bu noktada, her iki karbonun birleşmesi, PEP oluşturan bir çift bağ vasıtasıyla gerçekleştirilir. Bu şekilde reaksiyon sonlandırılır.
Özellikleri
Şimdiye kadar incelenen enzimlerin çoğu, farklı hücre bölmelerinde "klasik işlevleri" ile ilgisi olmayan çok çeşitli işlevleri yerine getirme yeteneğine sahiptir. Bu enzimler, "ay ışığı" enzimleri olarak adlandırılır.
Bu anlamda, enolaz, hem bakterilerde hem de ökaryotlarda, klasik işlevine zıt çok sayıda işlevin kendisine atfedildiği için, bir ay ışığı enzimi olarak düşünülebilir.
Bu işlevlerden bazıları aşağıdaki gibidir:
- Sitoskeletal proteinlerle etkileşime girerek hücre şeklinin korunmasına ve veziküler trafiğe katılır.
- Memeli hücrelerinin çekirdeğinde, hücre proliferasyonu ile ilişkili genlerin ekspresyonunu düzenleyen bir transkripsiyon faktörü görevi görür. Bakterilerde degradozomda mRNA'ların stabilitesini korumada işbirliği yapar.
- Streptococcus pneumoniae ve Trypanosoma cruzi gibi patojenlerde, önemli bir virülans faktörü gibi davranıyor gibi görünmektedir.
- Streptococcus pyogenes'te, enolazın hücre dışı ortama atıldığı, doku bozunmasını ve konakçıdaki bağışıklık sisteminin kaçmasını kolaylaştırdığı da bulunmuştur.
- Tümör hücrelerinin yüzeyinde eksprese edilerek metastazı arttırır.
Kolaylık ve hücre yayılma mekanizmaları ile ilişkisi
Birçok patojen ve tümör hücreleri, hücre dışı matris proteinlerini hücre dışı ortama parçalayabilen membranlarında veya salgılayan proteazlarda eksprese olur.
Bu yetenek, bu hücrelerin dokulardan geçmesine ve konakçı organizmaya hızla yayılmasına izin verir. Bu şekilde bağışıklık sisteminin kaçmasını ve dolayısıyla enfeksiyonun oluşmasını teşvik etmek.
Enolazın proteaz aktivitesi olmamasına rağmen, metastaz sırasında tümör hücrelerinin yanı sıra konakçıdaki birçok patojenin yayılma sürecine katılır.
Bu, plazminojen reseptörü olarak işlev görerek bu hücrelerin yüzeyinde ifade edilmesi sayesinde elde edilir. İkincisi, fibrinolitik sistemin bir parçası olan ve hücre dışı matris proteinlerini parçalayarak hareket eden, plazmin olarak bilinen bir serin proteazın zimojenidir.
Bu nedenle, yüzeyde eksprese edilen enolaz, bu hücrelerin enfeksiyon oluşturmak ve başarılı bir şekilde yaymak için edindikleri bir stratejidir.
Bu strateji iki süreçten oluşur:
- Konakçının bağışıklık sisteminden kaçınma. Bu hücreler bir konakçının kendi proteini ile kaplandığından, patojenlerle ilişkili kendi olmayan proteinleri tanıyan bağışıklık sistemi hücreleri tarafından göz ardı edilirler.
- Plazmininde plazminojenin aktivasyon sonrası yayılması. Kimin hücre dışı matris proteinlerinin parçalanmasına katılımı, daha sonra hızlı ve etkili yayılımı kolaylaştırır.
Referanslar
- Avilan L, Gualdron-Lopez M, Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL. Enolase: Metabolizmada kilit bir oyuncu ve terapötik bir hedef olarak kullanımı için tripanosomatid parazit perspektiflerinin olası virülans faktörü. Enzim Araştırması. 2011 cilt. Makale No932549, 14 sayfa.
- Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: aşamaya özgü ifade ve hücre altı lokalizasyon. Malaria Journal. 2009; 8 (1). Madde 179.
- Gün I, Peshavaria M, Quinn GB, Enolaz izoprotein evriminde diferansiyel bir moleküler saat. Journal of Molecular Evolution. 1993; 36 (6): 599-601.
- de la Torre-Escudero E, Manzano-Román R, Pérez-Sánchez R, Siles-Lucas M, Oleaga A. Veteriner Parazitoloji. 2010; 173: 73-84.
- Dinovo EC, Boyer PD. Enolaz reaksiyon mekanizmasının izotopik probları. İlk ve denge izotop değişim oranları: birincil ve ikincil izotop etkileri. J Biol Chem. 1971; 246 (14): 4586-4593.
- Kaberdin VR, Lin-Chao S, E. coli RNA degradozomunun küçük bileşenleri için yeni roller çözülüyor. RNA Biyolojisi. 2009; 6 (4): 402-405.
- Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Enolaz izoformlarının miyogenez sırasında tubulin ve mikrotübüller ile etkileşimleri. Biochimica ve Biophysica Açta 2007; 1770 (6): 919-926.
- Lung J, Liu KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY. MBP-1, ENO1 geninin alternatif bir transkripti tarafından verimli bir şekilde kodlanır, ancak post-translasyonel olarak proteazoma bağlı protein devri ile düzenlenir. FEBS Dergisi. 2010; 277 (20): 4308-4321.
- Pancholi V. Çok işlevli α-enolaz: hastalıklardaki rolü. Hücresel ve Moleküler Yaşam Bilimleri. 2001; 58 (7): 902-920.
- Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. Enolaz ile katalizde metal iyonlarının rolü. Tek bir substrat enzimi için sıralı bir kinetik mekanizma. Biyokimya. 2001; 40: 9008-8017.
- Segovia-Gamboa NC, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, Entamoeba invadens, kuşatma süreci ve enolaz. Deneysel Parazitoloji. 2010; 125 (2): 63-69.
- Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, Tavuk iskelet kası gelişimi sırasında enolaz izozimleri için çevrilebilir mRNA düzeylerinin değiştirilmesi. Biyokimyasal ve Biyofiziksel Araştırma İletişimi. 1985; 133 (3): 868-872.