و إينولاز هو الإنزيم المسؤول عن إجراء تحويل D-2-فسفوغليسرات (2PGA) الفسفوإينول (PEP) في تحلل واستحداث السكر رد فعل عكسي، واثنين من المسارات الأيضية هي جزء من استقلاب الطاقة الخلوية.
يعتمد قرار تحفيز هذا التفاعل في اتجاه أو آخر على وصول الخلية إلى الجلوكوز. وهذا هو ، من الاحتياجات التي يجب عليك تكييف التمثيل الغذائي الخاص بك مع التدهور أو التوليف من أجل الحصول على الطاقة. لا غنى عنه لتحقيق عملياتهم الحيوية.
هيكل ثلاثي الأبعاد من Enolase. بقلم جواهر سواميناثان وموظفو MSD في المعهد الأوروبي للمعلومات الحيوية ، من ويكيميديا كومنز.
بالنظر إلى أن كلا المسارين الأيضيين ينتميان إلى مركز شجرة التمثيل الغذائي المركزية للكائنات الحية ، فليس من المستغرب أن يتم حفظ تسلسل الأحماض الأمينية لهذا البروتين في العتائق والبكتيريا وحقيقيات النوى. وبالتالي فإن لها خصائص تحفيزية مماثلة.
يقتصر توطين إنوليز في الخلية على العصارة الخلوية ، وهي حجرة يحدث فيها تحلل السكر (وتسمى أيضًا تحلل الجلوكوز) وتكوين الجلوكوز في معظم الكائنات الحية.
ومع ذلك ، فقد تم اكتشافه أيضًا في حجرات خلوية أخرى مثل غشاء البلازما للعديد من مسببات الأمراض والخلايا السرطانية. هناك ، يبدو أنها تشارك في تسهيل عمليات نشر الخلايا ، وهي وظيفة مختلفة تمامًا عن وظيفتها الكلاسيكية.
تُعرف الإنزيمات القادرة على أداء أكثر من وظيفة ، مثل إنوليز ، باسم إنزيمات الإضاءة الإضافية.
بناء
تم تحديد التركيب الرباعي للإنولاز المرتبط أو غير المرتبط بروابطه في عدد كبير من الأفراد بدائية النواة وحقيقية النواة.
يحتوي كل مونومر على مجالين: مجال طرفي أميني صغير ومجال طرفي كربوكسيل أكبر. يتكون المجال الطرفي N من ثلاثة حلزونات ألفا وأربع أوراق. في حين أن الطرف C يتكون من ثمانية أوراق تتناوب فيما بينها مكونة برميل β محاطًا بثمانية حلزونات α.
علاوة على ذلك ، تم العثور على اثنين من مواقع الربط للكاتيونات ثنائية التكافؤ على كل مونومر والتي تم تسميتها "موقع التوافق" و "الموقع التحفيزي". الأول ليس انتقائيًا للغاية ويمكن أن يربط مجموعة كبيرة ومتنوعة من الكاتيونات ثنائية التكافؤ في حالة عدم وجود ركيزة.
في حين أن الثاني يرتبط بالأيونات بعد أن ترتبط الركيزة بالإنزيم. يعد ارتباط الأيونات بكلا الموقعين أمرًا حيويًا لاستمرار التفاعل.
أخيرًا ، من المهم الإشارة إلى أنه في المتجانسين ، يتم ضم المونومرات للحفاظ على اتجاه موازٍ. لذلك ، يقتصر الموقع النشط على المنطقة الوسطى المكونة من التقاطع المذكور.
ومع ذلك ، فإن بقايا أحد المونومرين فقط هي التي تشارك في التحفيز. هذا يفسر قدرة المونومرات على تنفيذ التفاعل في ظل الظروف التجريبية.
آلية العمل
آلية العمل التي يستخدمها إنزيم Enolase. بواسطة Kthompson08 في ويكيبيديا الإنجليزية ، من ويكيميديا كومنز.
جعلت الدراسات الهيكلية ، وكذلك تلك التي جعلت من الممكن تحديد الخصائص الحركية والفيزيائية الكيميائية للإنولاز ، من الممكن فهم آلية عملها.
الطريقة التي يحفز بها الإنزيم التفاعل مثيرة جدًا. على الرغم من وجود ركيزة واحدة فقط ، فإن آلية التسلسل المرتبة هي ما تم اقتراحه.
يبدأ هذا بربط أيون Mg2 + بالموقع التوافقي لأحد المونومرات. يستمر في ربط الركيزة بالموقع النشط متبوعًا بربط أيون ثانٍ بالموقع التحفيزي وينتهي بالإفراج الفوري عن المنتج بمجرد تنفيذ التفاعل. في هذه المرحلة ، يظل Mg2 + مرتبطًا بالموقع المطابق.
على نفس المنوال ، لتعزيز التفاعل ، يتوسط الإنزيم أولاً في توليد كربانيون وسيط ، ويزيل البروتون من الكربون 2 من 2PGA. يقوم بذلك بفضل عمل بقايا الأحماض الأمينية الأساسية.
بالتتابع ، تحدث إزالة الهيدروكسيل من الكربون 3 بفعل بقايا الحمض للإنزيم. في هذه المرحلة ، يتم إجراء اتحاد كلا الكاربونين عن طريق رابطة مزدوجة تشكل PEP. بهذه الطريقة يتم إنهاء التفاعل.
المميزات
العديد من الإنزيمات التي تمت دراستها حتى الآن قادرة على أداء مجموعة كبيرة ومتنوعة من الوظائف التي لا علاقة لها "بوظيفتها الكلاسيكية" في أقسام الخلية المختلفة. تمت الإشارة إلى هذه الإنزيمات باسم إنزيمات "الإضاءة الإضافية".
وبهذا المعنى ، يمكن اعتبار الإنوليز إنزيمًا مضيئًا ، نظرًا لأن العديد من الوظائف التي تعارض وظيفته الكلاسيكية قد نُسبت إليه حتى الآن في كل من البكتيريا وحقيقيات النوى.
بعض هذه الوظائف هي كما يلي:
- يشارك في الحفاظ على شكل الخلية وكذلك في الحركة الحويصلية من خلال التفاعل مع بروتينات الهيكل الخلوي.
- في نواة خلايا الثدييات ، يعمل كعامل نسخ ينظم التعبير عن الجينات المرتبطة بتكاثر الخلايا. تتعاون في الحفاظ على استقرار mRNAs في التحلل في البكتيريا.
- في مسببات الأمراض ، مثل Streptococcus pneumoniae و Trypanosoma cruzi ، يبدو أنها تعمل كعامل ضراوة مهم.
- وجد أيضًا أنه في Streptococcus pyogenes ، يتم إفراز إنوليز إلى البيئة خارج الخلية ، مما يسهل تدهور الأنسجة وتهرب الجهاز المناعي في المضيف.
- يتم التعبير عنه على سطح الخلايا السرطانية ، مما يعزز النقائل.
Eolase وعلاقته بآليات انتشار الخلايا
العديد من مسببات الأمراض ، وكذلك الخلايا السرطانية ، تعبر في غشاءها أو إفراز البروتياز القادر على تحطيم بروتينات المصفوفة خارج الخلية في البيئة خارج الخلية.
تسمح هذه القدرة لهذه الخلايا باختراق الأنسجة والانتشار بسرعة في جميع أنحاء الكائن الحي المضيف. يعزز بهذه الطريقة تهرب الجهاز المناعي وبالتالي تكوين العدوى.
على الرغم من أن إنوليز يفتقر إلى نشاط الأنزيم البروتيني ، إلا أنه يشارك في عملية نشر العديد من مسببات الأمراض في مضيفه وكذلك الخلايا السرطانية أثناء ورم خبيث.
يتم تحقيق ذلك بفضل حقيقة أنه يتم التعبير عنه على سطح هذه الخلايا من خلال العمل كمستقبلات البلازمينوجين. هذا الأخير هو zymogen لبروتياز سيرين المعروف باسم البلازمين وهو جزء من نظام التحلل الفبري ويعمل عن طريق تحطيم بروتينات المصفوفة خارج الخلية.
لذلك ، فإن الإنزيم المعبر عن السطح هو استراتيجية اكتسبتها هذه الخلايا لتأسيس العدوى والانتشار بنجاح.
تتكون هذه الاستراتيجية من عمليتين:
- تهرب الجهاز المناعي للعائل. نظرًا لأن هذه الخلايا مغلفة ببروتين العائل ، يتم تجاهلها من قبل خلايا الجهاز المناعي التي تتعرف على البروتينات غير الخاصة المرتبطة بمسببات الأمراض.
- نشر ما بعد التنشيط البلازمينوجين في البلازمين. الذين يساهمون في تحلل بروتينات المصفوفة خارج الخلية ، ثم يسهل الانتشار السريع والفعال.
المراجع
- L Avilan L، Gualdron-Lopez M، Quiñones W، González-González L، Hannaert V، Michels PAA، Concepción JL. Enolase: لاعب رئيسي في عملية التمثيل الغذائي وعامل ضراوة محتمل لمنظورات طفيليات المثقبيات لاستخدامه كهدف علاجي. بحوث الانزيم. 2011 المجلد. معرف المقال 932549 ، 14 صفحة.
- Bhowmick I ، Kumar N ، Sharma S ، Coppens I ، Jarori GK ، Plasmodium falciparum enolase: تعبير خاص بالمرحلة والتوطين الخلوي الفرعي. مجلة الملاريا. 2009 ؛ 8 (1). المادة 179.
- اليوم الأول ، Peshavaria M ، Quinn GB ، ساعة جزيئية تفاضلية في تطور البروتين الإيزوبروتيني. مجلة التطور الجزيئي. 1993 ؛ 36 (6): 599-601.
- de la Torre-Escudero E، Manzano-Román R، Pérez-Sánchez R، Siles-Lucas M، Oleaga A. استنساخ وتوصيف enolase المرتبط بالسطح المرتبط بالبلازمينوجين من البلهارسيا البقري. علم الطفيليات البيطرية. 2010 ؛ 173: 73-84.
- دينوفو إي سي ، بوير بد. مجسات النظائر لآلية تفاعل إنوليز. معدلات التبادل النظيري الأولي والتوازن: التأثيرات النظيرية الأولية والثانوية. J بيول كيم.1971 ؛ 246 (14): 4586-4593.
- Kaberdin VR ، Lin-Chao S ، كشف الأدوار الجديدة لمكونات ثانوية من E. coli RNA المتحللة. بيولوجيا الحمض النووي الريبي. 2009 ؛ 6 (4): 402-405.
- كيلر أ ، بلتزر ي ، كاربنتير ز.تفاعلات الأشكال الإسوية للإنولاز مع التوبولين والأنابيب الدقيقة أثناء تكوين العضل. Biochimica et Biophysica Acta.2007 ؛ 1770 (6): 919-926.
- Lung J ، Liu KJ ، Chang JY ، Leu SJ ، Shih NY. يتم ترميز MBP-1 بكفاءة عن طريق نسخة بديلة من جين ENO1 ولكن يتم تنظيمها بعد الترجمة من خلال دوران البروتين المعتمد على البروتيازوم. مجلة FEBS. 2010 ؛ 277 (20): 4308-4321.
- Pancholi V. متعدد الوظائف α-enolase: دوره في الأمراض. علوم الحياة الخلوية والجزيئية. 2001 ؛ 58 (7): 902-920.
- Poyner RR، Cleland WW، Reed GH. دور أيونات المعادن في التحفيز بواسطة enolase. آلية حركية مرتبة لأنزيم ركيزة واحد. الكيمياء الحيوية. 2001 ؛ 40: 9008-8017.
- سيغوفيا-جامبوا نورث كارولاينا ، شافيز-مونجويا ب ، مدينا-فلوريس أ ، إنتامويبا غزوات ، عملية التحفيظ وإينولاز. علم الطفيليات التجريبي. 2010 ؛ 125 (2): 63-69.
- تاناكا م ، سوجيساكي ك ، ناكاشيما ك ، التبديل في مستويات mRNAs القابلة للترجمة لإيزوزيمات إنوليز أثناء نمو عضلات هيكل الدجاج. الكيمياء الحيوية والبيوفيزيائية تبحث في الاتصالات. 1985 ؛ 133 (3): 868-872.