The enolase adalah enzim yang bertanggung jawab untuk melakukan konversi dari D-2-fosfogliserat (2PGA) phosphoenolpyruvate (PEP) di glikolisis dan glukoneogenesis reaksi sebaliknya, dua jalur metabolisme adalah bagian dari metabolisme energi sel.
Keputusan untuk mengkatalisasi reaksi ini ke satu arah atau yang lain bergantung pada akses sel ke glukosa. Artinya, kebutuhan Anda harus menyesuaikan metabolisme Anda dengan degradasi atau sintesis untuk mendapatkan energi. Sangat diperlukan untuk realisasi proses vital mereka.
Struktur tiga dimensi Enolase. Oleh Jawahar Swaminathan dan staf MSD di European Bioinformatics Institute, dari Wikimedia Commons.
Mengingat bahwa kedua jalur metabolisme tersebut termasuk dalam pusat pohon metabolik pusat makhluk hidup, tidak mengherankan bahwa urutan asam amino dari protein ini dilestarikan dalam archaea, bakteri dan eukariota. Dan karena itu memiliki sifat katalitik yang serupa.
Lokalisasi enolase dalam sel terbatas pada sitosol, sebuah kompartemen di mana glikolisis (juga disebut glikolisis) dan glukoneogenesis berlangsung di sebagian besar organisme.
Namun, itu juga telah terdeteksi di kompartemen sel lain seperti membran plasma dari banyak patogen dan sel kanker. Di sana, tampaknya terlibat dengan fasilitasi proses penyebaran sel, suatu fungsi yang sama sekali berbeda dari fungsi klasiknya.
Enzim yang mampu melakukan lebih dari satu fungsi, seperti enolase, dikenal sebagai enzim moonlighting.
Struktur
Struktur kuaterner dari enolase yang terikat atau tidak dengan ligannya telah ditentukan pada sejumlah besar individu prokariotik dan eukariotik.
Setiap monomer memiliki dua domain: domain terminal amino kecil dan domain terminal karboksil yang lebih besar. Domain N-terminal terdiri dari tiga heliks α dan empat lembar β. Sedangkan C-terminal terdiri dari delapan lembar β yang bergantian membentuk β-barrel yang dikelilingi oleh delapan α heliks.
Lebih lanjut, dua situs pengikatan untuk kation divalen ditemukan pada setiap monomer yang telah disebut "situs konformasi" dan "situs katalitik." Yang pertama tidak terlalu selektif dan dapat mengikat berbagai macam kation divalen tanpa adanya substrat.
Sedangkan yang kedua mengikat ion setelah substrat terikat ke enzim. Pengikatan ion ke kedua situs sangat penting agar reaksi berlanjut.
Terakhir, penting untuk disebutkan bahwa dalam homodimer, monomer digabungkan dengan mempertahankan orientasi paralel. Oleh karena itu, situs aktif terbatas pada wilayah pusat yang dibentuk oleh persimpangan tersebut.
Namun, hanya residu dari salah satu dari dua monomer yang berpartisipasi dalam katalisis. Ini menjelaskan kemampuan monomer untuk melakukan reaksi dalam kondisi percobaan.
Mekanisme aksi
Mekanisme kerja yang digunakan oleh Enzim Enolase. Oleh Kthompson08 di Wikipedia bahasa Inggris, dari Wikimedia Commons.
Studi struktural, serta studi yang memungkinkan untuk menentukan karakteristik kinetik dan fisikokimia enolase, telah memungkinkan untuk memahami mekanisme kerjanya.
Cara enzim mengkatalisasi reaksi cukup menarik. Meskipun hanya satu substrat yang terlibat, mekanisme sekuensial yang teratur adalah yang telah diusulkan.
Ini dimulai dengan pengikatan ion Mg2 + ke situs konformasi salah satu monomer. Ini berlanjut dengan pengikatan substrat ke situs aktif diikuti dengan pengikatan ion kedua ke situs katalitik dan diakhiri dengan pelepasan produk segera setelah reaksi dilakukan. Pada titik ini, Mg2 + tetap melekat pada situs konformasi.
Sejalan dengan itu, untuk mendorong reaksi, enzim pertama-tama memediasi pembuatan perantara karbanion, menghilangkan proton dari karbon 2 dari 2PGA. Ini dilakukan berkat aksi residu asam amino basa.
Secara berurutan, penghilangan hidroksil karbon 3 terjadi dengan aksi residu asam dari enzim. Pada titik ini, penyatuan kedua karbon dilakukan melalui ikatan rangkap yang membentuk PEP. Dengan cara ini reaksi dihentikan.
fitur
Banyak dari enzim yang dipelajari sejauh ini mampu melakukan berbagai macam fungsi yang tidak berhubungan dengan "fungsi klasik" mereka dalam kompartemen sel yang berbeda. Enzim ini telah disebut sebagai enzim "moonlighting".
Dalam pengertian ini, enolase dapat dianggap sebagai enzim penerangan bulan, karena banyak fungsi yang bertentangan dengan fungsi klasiknya telah dikaitkan dengannya hingga saat ini pada bakteri dan eukariota.
Beberapa fungsi tersebut adalah sebagai berikut:
- Berpartisipasi dalam pemeliharaan bentuk sel serta dalam lalu lintas vesikuler dengan berinteraksi dengan protein sitoskeletal.
- Di dalam inti sel mamalia, bertindak sebagai faktor transkripsi yang mengatur ekspresi gen yang terkait dengan proliferasi sel. Ini bekerja sama dalam menjaga stabilitas mRNA dalam degradosom pada bakteri.
- Pada patogen, seperti Streptococcus pneumoniae dan Trypanosoma cruzi, tampaknya bertindak sebagai faktor virulensi penting.
- Juga telah ditemukan bahwa dalam Streptococcus pyogenes, enolase diekskresikan ke lingkungan ekstraseluler, memfasilitasi degradasi jaringan dan penghindaran sistem kekebalan dalam tubuh inang.
- Ini diekspresikan di permukaan sel tumor, meningkatkan metastasis.
Eolase dan hubungannya dengan mekanisme penyebaran sel
Banyak patogen, serta sel tumor, berekspresi dalam membrannya atau mengeluarkan protease yang mampu mendegradasi protein matriks ekstraseluler ke lingkungan ekstraseluler.
Kemampuan ini memungkinkan sel-sel ini menerobos jaringan dan menyebar dengan cepat ke seluruh organisme inang. Mempromosikan dengan cara ini penghindaran sistem kekebalan dan oleh karena itu, pembentukan infeksi.
Meskipun enolase tidak memiliki aktivitas protease, ia berpartisipasi dalam proses penyebaran banyak patogen dalam inangnya serta sel tumor selama metastasis.
Ini dicapai berkat fakta bahwa ia diekspresikan di permukaan sel-sel ini dengan berfungsi sebagai reseptor plasminogen. Yang terakhir adalah zimogen dari protease serin yang dikenal sebagai plasmin yang merupakan bagian dari sistem fibrinolitik dan bekerja dengan mendegradasi protein matriks ekstraseluler.
Oleh karena itu, enolase yang diekspresikan di permukaan adalah strategi yang diperoleh sel-sel ini untuk membentuk infeksi dan berhasil menyebar.
Strategi ini terdiri dari dua proses:
- Penghindaran sistem kekebalan inang. Karena sel-sel ini dilapisi dengan protein inang sendiri, mereka diabaikan oleh sel-sel sistem kekebalan yang mengenali protein non-sendiri yang terkait dengan patogen.
- Penyebaran pasca aktivasi plasminogen dalam plasmin. Yang partisipasinya dalam degradasi protein matriks ekstraseluler, kemudian memfasilitasi penyebaran yang cepat dan efektif.
Referensi
- Avilan L, Gualdron-Lopez M, Quiñones W, González-González L, Hannaert V, Michels PAA, Concepción JL. Enolase: pemain kunci dalam metabolisme dan faktor virulensi yang mungkin dari perspektif parasit trypanosomatid untuk digunakan sebagai target terapi. Penelitian Enzim. 2011 vol. ID Artikel 932549, 14 halaman.
- Bhowmick I, Kumar N, Sharma S, Coppens I, Jarori GK, Plasmodium falciparum enolase: ekspresi khusus tahap dan lokalisasi sub-seluler. Jurnal Malaria. 2009; 8 (1). Pasal 179.
- Hari I, Peshavaria M, Quinn GB, Jam molekuler diferensial dalam evolusi isoprotein enolase. Jurnal Evolusi Molekuler. 1993; 36 (6): 599-601.
- de la Torre-Escudero E, Manzano-Román R, Pérez-Sánchez R, Siles-Lucas M, Oleaga A. Kloning dan karakterisasi enolase terkait permukaan pengikat plasminogen dari Schistosoma bovis. Parasitologi Hewan. 2010; 173: 73-84.
- Dinovo EC, Boyer PD. Probe isotop dari mekanisme reaksi enolase. Nilai tukar isotop awal dan ekuilibrium: efek isotop primer dan sekunder. J Biol Chem 1971; 246 (14): 4586-4593.
- Kaberdin VR, Lin-Chao S, Mengurai peran baru untuk komponen minor degradosom E. coli RNA. Biologi RNA. 2009; 6 (4): 402-405.
- Keller A, Peltzer J, Carpentier G. Interaksi isoform enolase dengan tubulin dan mikrotubulus selama miogenesis. Biochimica et Biophysica Acta.2007; 1770 (6): 919-926.
- Lung J, Liu KJ, Chang JY, Leu SJ, Shih NY. MBP-1 secara efisien dikodekan oleh transkrip alternatif dari gen ENO1 tetapi setelah translasi diatur oleh pergantian protein yang bergantung pada proteasome. Jurnal FEBS. 2010; 277 (20): 4308-4321.
- Pancholi V. Multifungsi α-enolase: perannya dalam penyakit. Ilmu Kehidupan Seluler dan Molekuler. 2001; 58 (7): 902-920.
- Poyner RR, Cleland WW, Reed GH. Peran ion logam dalam katalisis oleh enolase. Mekanisme kinetik yang teratur untuk enzim substrat tunggal. Biokimia. 2001; 40: 9008-8017.
- Segovia-Gamboa NC, Chávez-Munguía B, Medina-Flores A, Entamoeba invadens, proses encystation dan enolase. Parasitologi Eksperimental. 2010; 125 (2): 63-69.
- Tanaka M, Sugisaki K, Nakashima K, Mengubah tingkat mRNA yang dapat diterjemahkan untuk isozim enolase selama perkembangan otot rangka ayam. Komunikasi penelitian biokimia dan biofisika. 1985; 133 (3): 868-872.