Articles / 11月 18, 2021

エノラーゼ

は解糖の反応を触媒する酵素である。解糖は、グルコースをピルビン酸という2つの炭素3分子に変換する。解糖の際に放出されるエネルギーは、ATPを作るために使われる。エノラーゼは、解糖の第9反応において、2-ホスホグリセレート（2PG）をホスホエノールピルビン酸（PEP）に変換するのに用いられるが、これは可逆的脱水反応である。エノラーゼはほとんどの細胞で豊富に発現しており、酵素の作用機構や構造解析の研究モデルとして有用であることが証明されている . 下の反応と同様に、エノラーゼは酵素を活性化または不活性化するために二価の金属カチオンを存在させる必要がある。最適な補酵素はMg2+であるが、Zn2+、Mn2+、Co2+など多くの補酵素を使用することが可能である。金属イオンは活性部位で酵素に結合し、構造変化を起こすことで機能する。これにより、基質（2-PGA）がエノラーゼの活性部位に結合することが可能になる。これが起こると、2番目の金属イオンがやってきて、酵素に結合し、エノラーゼの触媒能力を活性化させる。解糖系酵素を参照。配列のアラインメントについては、エノラーゼ多重配列アラインメントを参照のこと。

1 構造
2 機構
3 キネティックス
4 制御
5 Other おもしろ情報
6 エノラーゼの立体構造

構造

エノラーゼはαヘリックスとβシートの両方を持つ。 βシートは主に平行である。図に示すように、エノラーゼは約36個のαヘリックスと22枚のβシート（1ドメインあたり18個のαヘリックスと11枚のβシート）を持っている。

Structural Clasification of Proteins (SCOP)

エノラーゼはアルファ・ベータタンパク質クラスに属し、TIMベータ/アルファバレルというフォールドを持つ。 Superfamily on Enolase C-terminal domain-likeに属し、エノラーゼファミリーに属する。

メカニズム

図のように、リズ345、リズ396、グル168、グル211およびヒス159が関与する。エノラーゼはその活性部位で2つの複合体を形成している。基質である2PGは、この2つの複合体に結合する。そして、Mg 2+は1’C上の脱プロトン化されたカルボン酸で結合を形成し、エノラーゼと結合する。また、Glu 211とLys 345にも結合している。 Glu 211は、3’C上のアルコール基と水素結合を作る。 Lys 345は2’Cを脱プロトン化し、2’Cは1’Cとアルケンを形成し、ケトンを形成する電子を酸素上に移動させて負の電荷を持たせる。もう一方の酸素はすでに負電荷を持っており、その電子を移動させて1’Cとケトンを形成する。 1’Cと2’Cの間でアルケンを形成していた電子は、2’Cと3’Cの間でアルケンを形成するために移動する。これにより、3’C上のアルコールとの結合が切れ、エノラーゼのGlu 211が脱プロトン化され、H2Oが形成される。そして、この新しい分子はPEPとしてエノラーゼから放出される。 PEPはその後、解糖の別のステップを経て、ピルビン酸を生成する。

フッ化物イオンはMg 2+と結合して解糖を阻害するため、基質（2PG）がエノラーゼの活性部位に結合するのを阻害する。 PGAは2PGで、上の曲線は10^-3M、下の曲線は106-2M

Mg2+は基質である2PGを結合するのに必須なので、良いレート、つまり速度を持つために特定の品質でも必要とされるのです。グラフは、PGAを2-PGとし、Mg2+の濃度を2種類変えて、V vs. , を示したものです。 Vmaxが大きい上の曲線はMg2+濃度が10^-3Mであり、Vmaxが小さい下の曲線はMg2+濃度が10^-2Mである。Kmも上の曲線ほど大きく、高い方がより望ましいと言える。

制御

エノラーゼは強いプラミンゲン結合受容体として様々な真核細胞の表面、単球、T細胞、B細胞などの造血系細胞、神経細胞、内皮細胞などの表面に存在する。筋肉中のエノラーゼは、phosphoglycerate mutase、筋クレアチンキナーゼ、ピルビン酸キナーゼ、筋トロポニンなど、他の解糖系酵素と高い親和性で結合することが可能である。このことは、筋肉が収縮するためにATPの産生が必要な筋肉内で、機能的な解糖系セグメントを作っていることを示唆している。 Myc-binding protein (MBP-1) はa-enolseの構造に似ており、DNA結合タンパク質として核内に存在する。エノラーゼはMg2+の濃度と解糖の前段階によって制御される。

その他の興味深い情報

エノラーゼは解糖または発酵の能力を持つすべての組織、生物に存在している。最近の研究では、特定の条件とその重症度を判断するために、エノラーゼ濃度のサンプルを用意しています。例えば、脳脊髄液（CSF）中の高濃度のエノラーゼは、アルドラーゼ、ピルビン酸キナーゼ、クレアチンキナーゼといった他の酵素よりもアストロサイトーマと強く関連しています。 CSF中の高濃度のエノラーゼは、腫瘍の最も速い成長速度や心臓発作や脳卒中の可能性の増加にも関連している。エノラーゼは、基質2-PGAに対してフッ化物によって競合的に阻害されることが可能である。フッ素添加の飲料水では、口腔内細菌のエノラーゼ活性は、人間に害を与えることなく阻害される。これは虫歯を防ぐために働きます。