enolaseเป็นเอนไซม์ที่รับผิดชอบในการดำเนินการแปลงของ D-2-phosphoglycerate (ที่ 2PGA) phosphoenolpyruvate (PEP) ใน glycolysis และ gluconeogenesis ปฏิกิริยาย้อนกลับสองเผาผลาญเซลล์เป็นส่วนหนึ่งของการเผาผลาญพลังงานของเซลล์
การตัดสินใจเร่งปฏิกิริยานี้ในทิศทางเดียวหรืออีกทางหนึ่งขึ้นอยู่กับการเข้าถึงกลูโคสของเซลล์ นั่นคือความต้องการที่คุณต้องปรับเปลี่ยนการเผาผลาญของคุณไปสู่การย่อยสลายหรือการสังเคราะห์เพื่อให้ได้พลังงาน สิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการตระหนักถึงกระบวนการที่สำคัญของพวกเขา
โครงสร้างสามมิติของ Enolase โดย Jawahar Swaminathan และเจ้าหน้าที่ MSD ที่ European Bioinformatics Institute จาก Wikimedia Commons
เนื่องจากเส้นทางการเผาผลาญทั้งสองเป็นศูนย์กลางของโครงสร้างการเผาผลาญส่วนกลางของสิ่งมีชีวิตจึงไม่น่าแปลกใจที่ลำดับกรดอะมิโนของโปรตีนนี้จะถูกอนุรักษ์ไว้ในอาร์เคียแบคทีเรียและยูคาริโอต ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาที่คล้ายคลึงกัน
การแปล enolase ในเซลล์นั้น จำกัด อยู่ที่ไซโตซอลซึ่งเป็นช่องที่ทั้งไกลโคไลซิส (เรียกอีกอย่างว่าไกลโคไลซิส) และกลูโคโนเจเนซิสเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่
อย่างไรก็ตามยังได้รับการตรวจพบในช่องเซลล์อื่น ๆ เช่นเยื่อหุ้มพลาสมาของเชื้อโรคและเซลล์มะเร็งหลายชนิด ดูเหมือนว่าจะมีส่วนเกี่ยวข้องกับการอำนวยความสะดวกของกระบวนการแพร่กระจายเซลล์ซึ่งเป็นฟังก์ชันที่แตกต่างจากฟังก์ชันคลาสสิกโดยสิ้นเชิง
เอนไซม์ที่สามารถทำหน้าที่ได้มากกว่าหนึ่งอย่างเช่นเอนไซม์อีโนเลสเรียกว่าเอนไซม์แสงจันทร์
โครงสร้าง
โครงสร้างควอเทอร์นารีของอีโนเลสที่ผูกติดกับแกนด์หรือไม่ถูกกำหนดไว้ในกลุ่มโปรคาริโอตและยูคาริโอตจำนวนมาก
โมโนเมอร์แต่ละตัวมีสองโดเมน: โดเมนอะมิโนเทอร์มินัลขนาดเล็กและโดเมนคาร์บอกซิลเทอร์มินัลที่ใหญ่กว่า โดเมน N-terminal ประกอบด้วยα-helices สามแผ่นและสี่แผ่น ในขณะที่ขั้ว C ประกอบด้วยแผ่นแปดแผ่นที่สลับกันเป็นกระบอกβที่ล้อมรอบด้วยเกลียวαแปดแผ่น
นอกจากนี้ยังพบไซต์ที่มีผลผูกพันสองไซต์สำหรับไอออนบวกดิวาเลนต์บนโมโนเมอร์แต่ละตัวซึ่งเรียกว่า "ไซต์ที่สอดคล้องกัน" และ "ไซต์เร่งปฏิกิริยา" ข้อแรกไม่สามารถเลือกได้มากนักและสามารถผูกไอออนบวกที่หลากหลายได้ในกรณีที่ไม่มีสารตั้งต้น
ในขณะที่สิ่งที่สองจับกับไอออนหลังจากที่สารตั้งต้นจับกับเอนไซม์ การจับไอออนกับทั้งสองไซต์มีความสำคัญต่อการเกิดปฏิกิริยา
ในที่สุดสิ่งสำคัญคือต้องพูดถึงว่าใน homodimers โมโนเมอร์จะเข้าร่วมโดยรักษาแนวขนาน ดังนั้นไซต์ที่ใช้งานอยู่จึง จำกัด เฉพาะในภาคกลางที่เกิดจากทางแยกดังกล่าว
อย่างไรก็ตามมีเพียงหนึ่งในสองโมโนเมอร์ที่ตกค้างเท่านั้นที่เข้าร่วมในการเร่งปฏิกิริยา สิ่งนี้อธิบายถึงความสามารถของโมโนเมอร์ในการทำปฏิกิริยาภายใต้เงื่อนไขการทดลอง
กลไกการออกฤทธิ์
กลไกการออกฤทธิ์ที่ใช้โดยเอนไซม์ Enolase โดย Kthompson08 ที่ English Wikipedia จาก Wikimedia Commons
การศึกษาโครงสร้างเช่นเดียวกับการศึกษาที่ทำให้สามารถกำหนดลักษณะทางจลศาสตร์และทางเคมีกายภาพของเอนโนเลสได้ทำให้เข้าใจกลไกการออกฤทธิ์ได้
วิธีที่เอนไซม์เร่งปฏิกิริยานั้นน่าสนใจทีเดียว แม้ว่าจะมีสารตั้งต้นเพียงชิ้นเดียวที่เกี่ยวข้อง แต่กลไกลำดับตามลำดับคือสิ่งที่ได้รับการเสนอ
สิ่งนี้เริ่มต้นด้วยการจับกันของ Mg2 + ไอออนกับสถานที่ตามรูปแบบของโมโนเมอร์ตัวใดตัวหนึ่ง มันดำเนินต่อไปด้วยการจับสารตั้งต้นกับไซต์ที่ใช้งานอยู่ตามด้วยการจับไอออนตัวที่สองกับไซต์ตัวเร่งปฏิกิริยาและสรุปด้วยการปล่อยผลิตภัณฑ์ทันทีเมื่อทำปฏิกิริยาแล้ว ณ จุดนี้ Mg2 + ยังคงติดอยู่กับไซต์ที่สอดคล้องกัน
ตามแนวเดียวกันเพื่อที่จะส่งเสริมปฏิกิริยาเอนไซม์จะเป็นสื่อกลางในการสร้างคาร์บาเนี่ยนตัวกลางก่อนโดยกำจัดโปรตอนจากคาร์บอน 2 ของ 2PGA ทำได้โดยการกระทำของกรดอะมิโนพื้นฐานตกค้าง
ตามลำดับการกำจัดไฮดรอกซิลของคาร์บอน 3 เกิดขึ้นโดยการกระทำของกรดตกค้างของเอนไซม์ ณ จุดนี้การรวมกันของคาร์บอนทั้งสองจะดำเนินการโดยใช้พันธะคู่ที่ก่อตัวเป็น PEP ด้วยวิธีนี้ปฏิกิริยาจะสิ้นสุดลง
คุณสมบัติ
เอนไซม์จำนวนมากที่ศึกษาจนถึงขณะนี้มีความสามารถในการทำงานที่หลากหลายซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับ "ฟังก์ชันคลาสสิก" ในช่องเซลล์ต่างๆ เอนไซม์เหล่านี้ถูกเรียกว่าเอนไซม์ "แสงจันทร์"
ในแง่นี้อีโนเลสถือได้ว่าเป็นเอนไซม์ที่ให้แสงจันทร์เนื่องจากมีการใช้ฟังก์ชันมากมายที่ตรงข้ามกับฟังก์ชันคลาสสิกของมันมาจนถึงปัจจุบันทั้งในแบคทีเรียและยูคาริโอต
บางส่วนของฟังก์ชันเหล่านี้มีดังนี้:
- มีส่วนร่วมในการบำรุงรักษารูปร่างของเซลล์และในการสัญจรของเซลล์โดยการทำปฏิกิริยากับโปรตีนในเซลล์และโครงกระดูก
- ในนิวเคลียสของเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทำหน้าที่เป็นปัจจัยการถอดความที่ควบคุมการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มจำนวนเซลล์ ร่วมมือในการรักษาเสถียรภาพของ mRNAs ใน degradosome ในแบคทีเรีย
- ในเชื้อโรคเช่น Streptococcus pneumoniae และ Trypanosoma cruzi ดูเหมือนจะทำหน้าที่เป็นปัจจัยก่อให้เกิดความรุนแรง
- นอกจากนี้ยังพบว่าใน Streptococcus pyogenes อีโนเลสจะถูกขับออกไปยังสภาพแวดล้อมนอกเซลล์ทำให้เนื้อเยื่อย่อยสลายและหลีกเลี่ยงระบบภูมิคุ้มกันในโฮสต์ได้
- แสดงออกบนผิวของเซลล์เนื้องอกช่วยเพิ่มการแพร่กระจาย
Eolase และความสัมพันธ์กับกลไกการแพร่กระจายของเซลล์
เชื้อโรคหลายชนิดเช่นเดียวกับเซลล์เนื้องอกแสดงออกในเยื่อหุ้มเซลล์หรือขับออกโปรตีเอสที่สามารถย่อยสลายโปรตีนเมทริกซ์นอกเซลล์ออกสู่สภาพแวดล้อมนอกเซลล์
ความสามารถนี้ช่วยให้เซลล์เหล่านี้สามารถทำลายเนื้อเยื่อและแพร่กระจายอย่างรวดเร็วไปทั่วสิ่งมีชีวิตของโฮสต์ การส่งเสริมด้วยวิธีนี้การหลีกเลี่ยงระบบภูมิคุ้มกันและดังนั้นการสร้างการติดเชื้อ
แม้ว่าอีโนเลสจะไม่มีกิจกรรมโปรตีเอส แต่ก็มีส่วนร่วมในกระบวนการแพร่กระจายของเชื้อโรคหลายชนิดในโฮสต์รวมทั้งเซลล์เนื้องอกในระหว่างการแพร่กระจาย
สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากความจริงที่ว่ามันแสดงออกมาบนพื้นผิวของเซลล์เหล่านี้โดยทำหน้าที่เป็นตัวรับพลาสมิโนเจน ส่วนหลังคือไซโมเจนของโปรตีเอสซีรีนที่เรียกว่าพลาสมินซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบไฟบริโนไลติกและทำหน้าที่ย่อยสลายโปรตีนเมทริกซ์นอกเซลล์
ดังนั้นอีโนเลสที่แสดงออกบนพื้นผิวจึงเป็นกลยุทธ์ที่เซลล์เหล่านี้ได้มาเพื่อสร้างการติดเชื้อและแพร่กระจายได้สำเร็จ
กลยุทธ์นี้ประกอบด้วยสองกระบวนการ:
- การหลบหนีของระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์ เนื่องจากเซลล์เหล่านี้ถูกเคลือบด้วยโปรตีนของโฮสต์เซลล์เหล่านี้จึงถูกละเลยโดยเซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันที่รับรู้โปรตีนที่ไม่ใช่ของตัวเองที่เกี่ยวข้องกับเชื้อโรค
- การเผยแพร่พลาสมิโนเจนหลังการเปิดใช้งานในพลาสมิน ผู้ที่มีส่วนร่วมในการย่อยสลายของโปรตีนเมทริกซ์นอกเซลล์จะช่วยให้การแพร่กระจายรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ
อ้างอิง
- Avilan L, Gualdron-Lopez M, Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL Enolase: ผู้มีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญอาหารและปัจจัยความรุนแรงที่เป็นไปได้ของปรสิตทริปโนโซมาติดสำหรับใช้เป็นเป้าหมายในการรักษา การวิจัยเอนไซม์ ฉบับปี 2554 ID932549 บทความ 14 หน้า
- Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: การแสดงออกเฉพาะขั้นตอนและการแปลเซลล์ย่อย วารสารมาลาเรีย. 2009; 8 (1). ข้อ 179.
- วันที่ 1, Peshavaria M, Quinn GB, นาฬิกาโมเลกุลที่แตกต่างกันในวิวัฒนาการของไอโซโปรตีนอีโนเลส วารสารวิวัฒนาการระดับโมเลกุล. 1993; 36 (6): 599-601
- de la Torre-Escudero E, Manzano-Román R, Pérez-Sánchez R, Siles-Lucas M, Oleaga A. การโคลนและลักษณะของ enolase ที่เชื่อมโยงกับพื้นผิว plasminogen จาก Schistosoma bovis ปรสิตวิทยาทางสัตวแพทย์. 2010 173: 73-84.
- Dinovo EC, Boyer PD. หัววัดแบบไอโซโทปของกลไกปฏิกิริยาเอโนเลส อัตราแลกเปลี่ยนไอโซโทปเริ่มต้นและสมดุล: ผลกระทบของไอโซโทปหลักและรอง เจจิตเวชเคมี. 1971; 246 (14): 4586-4593
- Kaberdin VR, Lin-Chao S, เผยบทบาทใหม่สำหรับส่วนประกอบย่อยของ E. coli RNA degradosome RNA ชีววิทยา 2009; 6 (4): 402-405
- Keller A, Peltzer J, Carpentier G. ปฏิสัมพันธ์ของ enolase isoforms กับ tubulin และ microtubules ในระหว่างการสร้าง myogenesis Biochimica et Biophysica Acta. 2007; 1770 (6): 919-926
- ลุง J, Liu KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY MBP-1 ถูกเข้ารหัสอย่างมีประสิทธิภาพโดยการถอดเสียงทางเลือกของยีน ENO1 แต่ได้รับการควบคุมภายหลังการแปลโดยการหมุนเวียนของโปรตีนที่ขึ้นกับโปรตีโซม วารสาร FEBS 2010 277 (20): 4308-4321
- Pancholi V. มัลติฟังก์ชั่นα-enolase: บทบาทในโรค. วิทยาศาสตร์การดำรงชีวิตของเซลล์และโมเลกุล. 2001 58 (7): 902-920
- Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. บทบาทของไอออนโลหะในการเร่งปฏิกิริยาโดย enolase กลไกการเคลื่อนไหวที่ได้รับคำสั่งสำหรับเอนไซม์สารตั้งต้นเดียว ชีวเคมี. 2001 40: 9008-8017
- Segovia-Gamboa NC, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, Entamoeba invadens, กระบวนการ encystation และ enolase ปรสิตวิทยาทดลอง. 2010 125 (2): 63-69.
- Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, การเปลี่ยนระดับของ mRNA ที่แปลได้สำหรับ isozymes ของเอนไซม์ในระหว่างการพัฒนากล้ามเนื้อโครงร่างไก่ การสื่อสารการวิจัยทางชีวเคมีและชีวฟิสิกส์. 1985; 133 (3): 868-872