エノラーゼは、解糖及び糖新生逆反応でD-2ホス（2PGA）ホスホエノールピルビン酸（PEP）の変換を行うに関与する酵素である二つの代謝経路は、細胞のエネルギー代謝の一部です。
この反応を一方向または他の方向に触媒するかどうかの決定は、細胞のグルコースへのアクセスに依存します。つまり、エネルギーを得るために代謝を分解または合成に適応させる必要があるということです。彼らの重要なプロセスのパフォーマンスに不可欠です。
エノラーゼの三次元構造。Wikimedia CommonsのEuropean Bioinformatics InstituteのJawahar SwaminathanとMSDスタッフによる。
どちらの代謝経路も生物の中心代謝ツリーの中心に属しているため、このタンパク質のアミノ酸配列が古細菌、細菌、真核生物で保存されていることは驚くに値しません。そのため、同様の触媒特性を備えています。
細胞におけるエノラーゼの局在は、ほとんどの生物において解糖（解糖とも呼ばれる）と糖新生の両方が起こる区画であるサイトゾルに限定されています。
しかし、多くの病原体の原形質膜や癌細胞など、他の細胞区画でも検出されています。そこでは、それは、その古典的な機能とは完全に異なる機能である細胞播種プロセスの促進に関与しているようです。
エノラーゼなどの複数の機能を実行できる酵素は、月光酵素として知られています。
構造
そのリガンドに結合した、または結合していないエノラーゼの四次構造は、多数の原核生物および真核生物の個体で決定されている。
各モノマーには2つのドメインがあります。小さなアミノ末端ドメインと大きなカルボキシル末端ドメインです。N末端ドメインは、3つのαヘリックスと4つのβシートで構成されています。一方、Cターミナルは、8つのαヘリックスに囲まれたβバレルを形成する8つのβシートで構成されています。
さらに、「立体配座部位」および「触媒部位」と呼ばれている二価カチオンの2つの結合部位が各モノマーに見られる。1つ目はあまり選択的ではなく、基質がない場合は多種多様な2価カチオンを結合できます。
一方、2番目は、基質が酵素に結合した後でイオンに結合します。両方のサイトへのイオンの結合は、反応が進行するために不可欠です。
最後に、ホモダイマーでは、モノマーは平行配向を維持して結合されることを言及することが重要です。したがって、活性部位は、前記接合部によって形成される中央領域に限定される。
ただし、2つのモノマーの1つの残基のみが触媒作用に参加します。これは、モノマーが実験条件下で反応を実行する能力を説明します。
作用機序
酵素エノラーゼが使用する作用機序。ウィキメディア・コモンズの英語版ウィキペディアのKthompson08による。
構造研究、ならびにエノラーゼの速度論的および物理化学的特性を決定することを可能にした研究は、その作用メカニズムを理解することを可能にした。
酵素が反応を触媒する方法は非常に興味深いです。基板は1つしか含まれていませんが、順序付けられた順次メカニズムが提案されています。
これは、Mg2 +イオンがモノマーの1つの配座部位に結合することから始まります。それは、基質の活性部位への結合に続き、第２のイオンの触媒部位への結合が続き、反応が行われると生成物の迅速な放出で終了する。この時点で、Mg2 +は配座部位に付着したままです。
同じように、反応を促進するために、酵素は最初にカルバニオン中間体の生成を媒介し、2PGAの炭素2からプロトンを排除します。これは、塩基性アミノ酸残基の作用のおかげで行われます。
順次、酵素の酸残基の作用により、炭素3の水酸基が除去されます。この時点で、両方の炭素の結合は、PEPを形成する二重結合によって実行されます。このようにして、反応が終了します。
特徴
これまでに研究された酵素の多くは、異なる細胞コンパートメントでの「古典的機能」とは無関係の多種多様な機能を実行することができます。これらの酵素は「月光」酵素と呼ばれてきました。
この意味で、エノラーゼは月光酵素と見なすことができます。これは、その古典的な機能とは反対の多数の機能が、細菌と真核生物の両方でこれに起因しているためです。
これらの機能の一部は次のとおりです。
-細胞骨格タンパク質と相互作用することにより、細胞形状の維持および小胞輸送に参加します。
-哺乳類細胞の核では、細胞増殖に関連する遺伝子の発現を調節する転写因子として機能します。バクテリアのデグラドソームでmRNAの安定性を維持するのに協力します。
-Streptococcus pneumoniaeやTrypanosoma cruziなどの病原体では、重要な病原性因子として作用するようです。
-化膿連鎖球菌では、エノラーゼが細胞外環境に排出され、組織の分解と宿主の免疫系の回避を促進することもわかっています。
-腫瘍細胞の表面に発現し、転移を促進します。
エオラーゼとその細胞播種のメカニズムとの関係
多くの病原体、ならびに腫瘍細胞は、細胞外マトリックスタンパク質を細胞外環境に分解することができるそれらの膜または排泄プロテアーゼで発現する。
この能力により、これらの細胞は組織を突破し、宿主生物全体に急速に広がることができます。このようにして、免疫システムの回避、したがって感染の確立を促進します。
エノラーゼはプロテアーゼ活性を欠いていますが、転移中にその宿主や腫瘍細胞に多くの病原体が広まるプロセスに関与しています。
これは、プラスミノーゲン受容体として機能することにより、これらの細胞の表面に発現されるという事実のおかげで達成されます。後者は、線溶系の一部であり、細胞外マトリックスタンパク質を分解することにより作用するプラスミンとして知られているセリンプロテアーゼのチモーゲンです。
したがって、表面に発現したエノラーゼは、これらの細胞が感染を確立して首尾よく拡大するために獲得した戦略です。
この戦略は2つのプロセスで構成されます。
-宿主の免疫系の回避。これらの細胞は宿主自身のタンパク質で覆われているため、病原体に関連する非所有タンパク質を認識する免疫系の細胞によって無視されます。
-プラスミンにおけるプラスミノーゲンの活性化後の普及。細胞外マトリックスタンパク質の分解への参加は、迅速かつ効果的な普及を促進します。
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