Enolase

ist ein Enzym, das eine Reaktion der Glykolyse katalysiert. Bei der Glykolyse wird Glukose in zwei 3-Kohlenstoff-Moleküle namens Pyruvat umgewandelt. Die bei der Glykolyse freigesetzte Energie wird zur Herstellung von ATP verwendet. Enolase wird zur Umwandlung von 2-Phosphoglycerat (2PG) in Phosphoenolpyruvat (PEP) in der neunten Reaktion der Glykolyse verwendet: Es handelt sich um eine reversible Dehydratisierungsreaktion. Enolase wird in den meisten Zellen reichlich exprimiert und hat sich als Modell für die Untersuchung der Wirkungsmechanismen von Enzymen und für die Strukturanalyse als nützlich erwiesen. Wie bei der unten beschriebenen Reaktion muss auch bei der Enolase ein zweiwertiges Metallkation vorhanden sein, um das Enzym zu aktivieren oder zu deaktivieren. Der beste Kofaktor ist Mg2+, aber auch andere Kationen wie Zn2+, Mn2+ und Co2+ können verwendet werden. Das Metallion bindet an das Enzym im aktiven Zentrum und bewirkt eine Konformationsänderung. Dadurch wird die Bindung des Substrats (2-PGA) an das aktive Zentrum der Enolase ermöglicht. Sobald dies geschieht, kommt ein zweites Metallion hinzu und bindet an das Enzym, um die katalytische Fähigkeit der Enolase zu aktivieren. Siehe Glykolyse-Enzyme. Für den Sequenzabgleich siehe Enolase multiple sequence alignment.

• 1 Struktur
• 2 Mechanismus
• 3 Kinetik
• 4 Regulation
• 5 Andere Interessante Informationen
• 6 3D-Strukturen der Enolase

Struktur

Die der Enolase enthält sowohl Alpha-Helices als auch Beta-Sheets. Die Betablätter sind hauptsächlich parallel. Wie die Abbildung zeigt, hat Enolase etwa 36 Alpha-Helices und 22 Beta-Sheets (18 Alpha-Helices und 11 Beta-Sheets pro Domäne). Enolase besteht aus zwei Domänen.

Structural Clasification of Proteins (SCOP)

Enolase gehört zur Klasse der Alpha- und Beta-Proteine und hat eine Faltung von TIM beta/alpha-barrel. Sie stammt aus der Superfamilie der C-terminalen Enolase-Domäne und gehört zur Enolase-Familie.

Mechanismus

An der Enolase sind, wie gezeigt, Lys 345, Lys 396, Glu 168, Glu 211 und His 159 beteiligt. Enolase bildet einen Komplex mit zwei an seinem aktiven Zentrum. Das Substrat, 2PG, bindet sich an diese beiden. Das Mg 2+ bildet dann eine Bindung an der deprotonierten Carbonsäure am 1’C, um es mit der Enolase zu verbinden. Es bindet sich auch an Glu 211 und Lys 345. Glu 211 bildet eine Wasserstoffbrücke mit der Alkoholgruppe am 3’C. Lys 345 deprotoniert das 2’C und dann bildet das 2’C ein Alken mit dem 1’C, das dann die Elektronen, die das Keton bilden, auf den Sauerstoff verschiebt, wodurch dieser eine negative Ladung erhält. Der andere Sauerstoff, der bereits eine negative Ladung hat, verschiebt dann sein Elektron und bildet mit dem 1’C ein Keton. Die Elektronen, die das Alken zwischen dem 1’C und dem 2’C gebildet haben, bewegen sich dann und bilden ein Alken zwischen dem 2’C und dem 3’C. Dadurch wird die Bindung mit dem Alkohol am 3’C gebrochen, wodurch Glu 211 an der Enolase deprotoniert wird und H2O entsteht. Anschließend wird das neue Molekül als PEP aus der Enolase freigesetzt. PEP durchläuft dann einen weiteren Schritt der Glykolyse, um Pyruvat zu bilden.

Fluoridionen hemmen die Glykolyse, indem sie eine Bindung mit Mg 2+ eingehen und so das Substrat (2PG) an der Bindung an das aktive Zentrum der Enolase hindern.

Kinetik

Da Mg2+ für die Bindung des Substrats, 2-PG, unerlässlich ist, wird es auch in einer bestimmten Qualität benötigt, um eine gute Rate oder Geschwindigkeit zu haben. Das Diagramm zeigt die V vs. , in dem PGA 2-PG ist, mit zwei verschiedenen Konzentrationen von Mg2+. Die obere Kurve, die auch eine höhere Vmax hat, hat eine Mg2+-Konzentration von 10^-3 M, während die untere Kurve, die eine niedrigere Vmax hat, eine Mg2+-Konzentration von 10^-2 M hat. Der Km ist auch größer die obere Kurve, so dass die höhere mehr wünschenswert.

Regulation

Enolase findet sich auf der Oberfläche einer Vielzahl eukaryontischer Zellen als starker Plamingoen-bindender Rezeptor und auf der Oberfläche hämatopoetischer Zellen wie Monozyten, T-Zellen und B-Zellen, neuronaler Zellen und Endothelzellen. Enolase im Muskel kann andere glykolytische Enzyme, wie Phosphoglyceratmutase, Muskelkreatinkinase, Pyruvatkinase und Muskeltroponin, mit hoher Affinität binden. Dies deutet darauf hin, dass sie ein funktionsfähiges glykolytisches Segment im Muskel bilden, in dem die ATP-Produktion erforderlich ist, damit sich der Muskel zusammenziehen kann. Das Myc-bindende Protein (MBP-1) ähnelt der a-Enolase-Struktur und ist im Zellkern als DNA-bindendes Protein zu finden.

Enolase wird durch die Mg2+-Konzentration und die vorangegangenen Schritte der Glykolyse reguliert.

Enolase ist in allen Geweben und Organismen mit der Fähigkeit zur Glykolyse oder Fermentation vorhanden. Jüngste Studien haben Enolase-Konzentrationsproben, um bestimmte Bedingungen und deren Schweregrad zu bestimmen. So sind hohe Konzentrationen von Enolase in der Zerebrospinalflüssigkeit (CSF) stärker mit Astrozytomen assoziiert als andere Enzyme wie Aldolase, Pyruvatkinase und Kreatinkinase. Hohe Konzentrationen von Enolase im Liquor werden auch mit dem schnellsten Tumorwachstum und einem erhöhten Risiko für Herzinfarkt oder Schlaganfall in Verbindung gebracht.Enolase kann durch Fluorid konkurrierend um das Substrat 2-PGA gehemmt werden. In Trinkwasser mit zugesetzter Fluorierung wird die Enolase-Aktivität von Mundbakterien gehemmt, ohne dass der Mensch Schaden nimmt. Dies wirkt vorbeugend gegen Karies.

3D-Strukturen der Enolase

Enolase 3D-Strukturen