ENOLASE: ISTRAKTURA, MEKANISMO NG PAGKILOS, PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2025

Ang enolase ay ang enzyme na responsable para sa pagsasagawa ng pag-convert ng D-2-phosphoglycerate (2PGA) phosphoenolpyruvate (PEP) sa glycolysis at gluconeogenesis reverse reaksyon, dalawang metabolic pathway ay bahagi ng metabolismo ng enerhiya ng cellular.

Ang pagpapasya sa pag-catalyze ng reaksyon na ito sa isang direksyon o sa iba pa ay nakasalalay sa pag-access ng cell sa glucose. Iyon ay, sa mga pangangailangan na kailangan mong iakma ang iyong metabolismo sa pagkasira o synthesis upang makakuha ng enerhiya. Kinakailangan para sa pagsasakatuparan ng kanilang mga mahahalagang proseso.

Tatlong-dimensional na istraktura ng Enolase. Sa pamamagitan ng Jawahar Swaminathan at kawani ng MSD sa European Bioinformatics Institute, mula sa Wikimedia Commons.

Ibinigay na ang parehong mga metabolic pathway ay nabibilang sa gitna ng gitnang metabolic tree ng mga nabubuhay na nilalang, hindi nakakagulat na ang pagkakasunud-sunod ng amino acid ng protina na ito ay pinangalagaan sa archaea, bacteria, at eukaryotes. At samakatuwid ay mayroon itong katulad na mga kataliko na katangian.

Ang lokalisasyon ng enolase sa cell ay limitado sa cytosol, isang kompartimento kung saan ang parehong glycolysis (tinatawag ding glycolysis) at gluconeogenesis ay naganap sa karamihan ng mga organismo.

Gayunpaman, napansin din ito sa iba pang mga compartment ng cell tulad ng lamad ng plasma ng maraming mga pathogens at cancer cells. Doon, tila kasangkot ito sa pagpapadali ng mga proseso ng pagpapakalat ng cell, isang function na lubos na naiiba sa klasikal na pagpapaandar nito.

Ang mga enzyme na may kakayahang gumaganap ng higit sa isang pag-andar, tulad ng enolase, ay kilala bilang mga ilaw ng buwan.

Istraktura

Ang istraktura ng quaternary ng enolase na nakatali o hindi sa mga ligid nito ay natutukoy sa isang malaking bilang ng mga indibidwal na prokaryotic at eukaryotic.

Ang bawat monomer ay may dalawang domain: isang maliit na domain-terminal domain at isang mas malaking domain ng carboxyl-terminal. Ang domain ng N-terminal ay binubuo ng tatlong α-helice at apat na β sheet. Samantalang, ang C-terminal ay binubuo ng walong β sheet na kahalili sa pagitan ng mga ito na bumubuo ng isang barrel-bariles na napapaligiran ng walong α helice.

Bukod dito, dalawang mga nagbubuklod na site para sa mga divalent cations ay matatagpuan sa bawat monomer na tinawag na "conformational site" at ang "catalytic site." Ang una ay hindi masyadong pumipili at maaaring magbigkis ng isang mahusay na iba't ibang mga divalent cations sa kawalan ng isang substrate.

Sapagkat, ang pangalawang nagbubuklod sa mga ion pagkatapos na ang substrate ay nakasalalay sa enzyme. Ang pagbubuklod ng mga ion sa parehong mga site ay mahalaga para magpatuloy ang reaksyon.

Sa wakas, mahalagang banggitin na sa mga homodimer, ang mga monomer ay sumali sa pagpapanatili ng isang kahanay na orientation. Samakatuwid, ang aktibong site ay limitado sa gitnang rehiyon na nabuo ng nasabing kantong.

Gayunpaman, ang mga nalalabi lamang sa isa sa dalawang monomer ay lumahok sa catalysis. Ipinapaliwanag nito ang kakayahan ng mga monomer na isakatuparan ang reaksyon sa ilalim ng mga kundisyon ng eksperimentong.

Mekanismo ng pagkilos

Mekanismo ng pagkilos na ginagamit ng enzyme na Enolase. Sa pamamagitan ng Kthompson08 sa Ingles Wikipedia, mula sa Wikimedia Commons.

Ang mga pag-aaral sa istruktura, pati na rin ang mga nagawang posible upang matukoy ang kinetic at physicochemical na mga katangian ng enolase, nagawa nitong maunawaan ang mekanismo ng pagkilos nito.

Ang paraan kung saan ang enzyme ay catalyzes ang reaksyon ay medyo kawili-wili. Bagaman ang isang substrate lamang ang nasasangkot, ang isang iniutos na sunud-sunod na mekanismo ay ang iminungkahi.

Nagsisimula ito sa pagbubuklod ng isang Mg2 + ion sa conformational site ng isa sa mga monomer. Nagpapatuloy ito sa pag-iikot ng substrate sa aktibong site na sinusundan ng pagbubuklod ng isang pangalawang ion sa site ng catalytic at nagtatapos sa agarang paglabas ng produkto sa sandaling nagawa ang reaksyon. Sa puntong ito, ang Mg2 + ay nananatiling nakakabit sa conformational site.

Kasabay ng magkaparehong mga linya, upang maisulong ang reaksyon, ang unang enzyme ay nag-uugnay sa henerasyon ng isang carbanion intermediate, na nag-aalis ng isang proton mula sa carbon 2 ng 2PGA. Ginagawa ito ng salamat sa pagkilos ng isang pangunahing natitirang amino acid.

Sa pagkakasunud-sunod, ang pag-alis ng hydroxyl ng carbon 3 ay nangyayari sa pamamagitan ng pagkilos ng isang nalalabi ng acid ng enzyme. Sa puntong ito, ang unyon ng parehong mga carbons ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang dobleng bono na bumubuo ng PEP. Sa ganitong paraan natapos ang reaksyon.

Mga Tampok

Marami sa mga enzim na pinag-aralan hanggang ngayon ay may kakayahang magsagawa ng isang mahusay na iba't ibang mga pag-andar na hindi nauugnay sa kanilang "klasikal na pag-andar" sa iba't ibang mga compartment ng cell. Ang mga enzymes na ito ay tinukoy bilang mga "moonlighting" enzymes.

Sa kahulugan na ito, ang enolase ay maaaring isaalang-alang bilang isang enzyme ng buwan, dahil maraming mga pag-andar na sumalungat sa klasikal na pag-andar na ito ay maiugnay sa kasalukuyan sa parehong bakterya at eukaryotes.

Ang ilan sa mga pagpapaandar na ito ay ang mga sumusunod:

- Nakikilahok sa pagpapanatili ng hugis ng cell pati na rin sa vesicular traffic sa pamamagitan ng pakikipag-ugnay sa mga protein ng cytoskeletal.

- Sa nucleus ng mga selula ng mammalian, ito ay kumikilos bilang isang salik ng transkripsyon na kinokontrol ang pagpapahayag ng mga gene na nauugnay sa paglaganap ng cell. Nakikipagtulungan ito sa pagpapanatili ng katatagan ng mRNAs sa nakapanghihina ng loob sa bakterya.

- Sa mga pathogen, tulad ng Streptococcus pneumoniae at Trypanosoma cruzi, lumilitaw na kumilos bilang isang mahalagang kadahilanan ng virulence.

- Natagpuan din na sa Streptococcus pyogenes, ang enolase ay excreted sa extracellular environment, pinadali ang pagkasira ng tissue at pag-iwas sa immune system sa host.

- Ito ay ipinahayag sa ibabaw ng mga cell ng tumor, pinapahusay ang metastasis.

Eolase at ang kaugnayan nito sa mga mekanismo ng pagpapakalat ng cell

Maraming mga pathogens, pati na rin ang mga cell cells, na ipinahayag sa kanilang lamad o excrete na mga proteases na may kakayahang magpanghina ng mga extracellular matrix protein sa extracellular environment.

Ang kakayahang ito ay nagpapahintulot sa mga cell na ito na masira ang mga tisyu at mabilis na kumalat sa buong organismo ng host. Ang pagtataguyod sa ganitong paraan ng pag-iwas sa immune system at samakatuwid, ang pagtatatag ng impeksyon.

Kahit na ang enolase ay kulang sa aktibidad ng protease, nakikilahok ito sa proseso ng pagpapakalat ng maraming mga pathogen sa host nito pati na rin ang mga tumor cells sa panahon ng metastasis.

Nakamit ito salamat sa katotohanan na ito ay ipinahayag sa ibabaw ng mga cell na ito sa pamamagitan ng paggana bilang isang receptor ng plasminogen. Ang huli ay ang zymogen ng isang serine na protease na kilala bilang plasmin na bahagi ng fibrinolytic system at kumikilos sa pamamagitan ng pagwawasak ng mga extracellular matrix protein.

Samakatuwid, ang ibabaw na ipinahayag sa enolase ay isang diskarte na nakuha ng mga cell na ito upang maitaguyod ang impeksyon at matagumpay na kumalat.

Ang diskarte na ito ay binubuo ng dalawang proseso:

- Pag-iwas sa immune system ng host. Yamang ang mga cell na ito ay pinahiran ng sariling protina ng host, hindi sila pinapansin ng mga cell ng immune system na kinikilala ang mga di-sariling protina na nauugnay sa mga pathogens.

- Pagkalat ng post-activation ng plasminogen sa plasmin. Kaninong pakikilahok sa pagkasira ng extracellular matrix protein, pagkatapos ay pinadali ang mabilis at epektibong pagpapakalat.

Mga Sanggunian

1. Avilan L, Gualdron-Lopez M, Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL. Enolase: isang pangunahing manlalaro sa metabolismo at isang posibleng kadahilanan na kadahilanan ng mga parasito ng trypanosomatid-pananaw para sa paggamit nito bilang isang therapeutic target. Enzyme Research. 2011 vol. Artikulo ID932549, 14 na pahina.
2. Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: yugto-tiyak na pagpapahayag at sub-cellular lokalisasyon. Malaria Journal. 2009; 8 (1). artikulo 179.
3. Araw I, Peshavaria M, Quinn GB, Isang pagkakaiba-iba molekular na orasan sa enolase isoprotein evolution. Journal ng Molekular na Ebolusyon. 1993; 36 (6): 599-601.
4. de la Torre-Escudero E, Manzano-Román R, Pérez-Sánchez R, Siles-Lucas M, Oleaga A. Pag-clon at pagkakakilanlan ng isang plasminogen-na nagbubuklod na nauugnay sa enolase mula sa Schistosoma bovis. Parasitolohiya ng Beterinaryo. 2010; 173: 73-84.
5. Dinovo EC, Boyer PD. Isotopic probes ng mekanismo ng reaksyon ng enolase. Ang mga rate ng palitan ng paunang paunang halaga at balanse ay pangunahing: ang pangunahin at pangalawang isotope effects. J Biol Chem. 1971; 246 (14): 4586-4593.
6. Kaberdin VR, Lin-Chao S, Hindi nagbubuklod ng mga bagong tungkulin para sa mga menor de edad na bahagi ng E. coli RNA degradosome. RNA Biology. 2009; 6 (4): 402-405.
7. Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Pakikipag-ugnayan ng isolorm ng enolase na may tubulin at microtubule sa panahon ng myogenesis. Biochimica et Biophysica Acta. 2007; 1770 (6): 919-926.
8. Lung J, Liu KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY. Ang MBP-1 ay mahusay na naka-encode ng isang alternatibong transcript ng gene ng ENO1 ngunit ang post-translationally na kinokontrol ng paglipat ng protina na nakasalalay sa proteasome. FEBS Journal. 2010; 277 (20): 4308-4321.
9. Pancholi V. Multifunctional α-enolase: ang papel nito sa mga sakit. Mga Agham sa Buhay at Molekular na Agham. 2001; 58 (7): 902-920.
10. Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. Papel ng mga metal ion sa catalysis sa pamamagitan ng enolase. Ang isang iniutos na mekanismo ng kinetic para sa isang solong substrate na enzyme. Biochemistry. 2001; 40: 9008-8017.
11. Segovia-Gamboa NC, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, sinalakay ng Entamoeba, proseso ng encyclopedia at enolase. Pang-eksperimentong Parasitolohiya. 2010; 125 (2): 63-69.
12. Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, Lumilipat sa mga antas ng naisasalin na mRNA para sa pagpapalakas ng mga isozyma sa panahon ng pag-unlad ng kalamnan ng kalansay ng manok. Komunikasyon ng Biochemical at Biophysical Research. 1985; 133 (3): 868-872.