Enolase

is een enzym dat een reactie van de glycolyse katalyseert. Glycolyse zet glucose om in twee 3-koolstofmoleculen die pyruvaat worden genoemd. De energie die vrijkomt bij de glycolyse wordt gebruikt om ATP te maken. Enolase wordt gebruikt om 2-fosfoglyceraat (2PG) om te zetten in fosfoenolpyruvaat (PEP) in de 9e reactie van de glycolyse: het is een omkeerbare dehydratatiereactie. Enolase komt in de meeste cellen overvloedig tot expressie en is nuttig gebleken als model om werkingsmechanismen van enzymen en structurele analyse te bestuderen . Net als bij de reactie hieronder moet er bij enolase een tweewaardig metaalkation aanwezig zijn om het enzym te activeren of te deactiveren. De beste cofactor zou Mg2+ zijn, maar vele, waaronder Zn2+, Mn2+ en Co2+ kunnen worden gebruikt. Het metaalion bindt zich aan het enzym op de actieve plaats en brengt een conformatieverandering teweeg. Hierdoor kan het substraat (2-PGA) zich binden aan de actieve plaats van Enolase. Zodra dit gebeurt, komt er een tweede metaalion dat zich aan het enzym bindt om het katalytisch vermogen van enolase te activeren. Zie Enzymen voor glycolyse. Voor sequentie alignment zie Enolase multiple sequence alignment.

• 1 Structuur
• 2 Mechanisme
• 3 Kinetiek
• 4 Regulering
• 5 Andere interessante informatie
• 6 3D-structuren van enolase

Structuur

De structuur van enolase bevat zowel alfa-helixen als bètabladen. De bètabladen zijn voornamelijk parallel. Zoals uit de figuur blijkt, heeft enolase ongeveer 36 alfa-helixen en 22 bètabladen (18 alfa-helixen en 11 bètabladen per domein). Enolase bestaat uit twee domeinen.

Structural Clasification of Proteins (SCOP)

Enolase behoort tot de klasse alfa- en bèta-eiwitten en heeft een vouwing van TIM bèta/alfa-barrel. Het komt uit de superfamilie op Enolase C-terminale domein-achtige en is in de enolase familie.

Mechanisme

Het van enolase zoals afgebeeld, betreft Lys 345, Lys 396, Glu 168, Glu 211, en His 159. Enolase vormt een complex met twee op zijn actieve plaats. Het substraat, 2PG, bindt aan de twee . Het Mg 2+ vormt dan een binding aan het gedeprotoneerde carboxylzuur op de 1’C om het te verbinden met enolase. Het bindt zich ook aan Glu 211 en Lys 345. Glu 211 maakt een waterstofbrug met de alcoholgroep op de 3’C. Lys 345 deprotoneert de 2’C en vervolgens vormt de 2’C een alkeen met de 1’C die vervolgens de elektronen die de keton vormen verplaatst naar de zuurstof waardoor deze een negatieve lading heeft. De andere zuurstof, die al een negatieve lading heeft, verplaatst dan zijn elektron om een keton te vormen met de 1’C. De elektronen die het alkeen tussen de 1’C en 2’C vormden, verplaatsen zich dan om een alkeen te vormen tussen de 2’C en 3’C. Dit verbreekt de binding met de alcohol op de 3’C die Glu 211 op enolase deprotoneert en H2O vormt. Dan komt de nieuwe molecule vrij uit enolase als PEP. PEP gaat dan door een andere stap in de glycolyse om pyruvaat te maken.

Fluoride-ionen remmen de glycolyse door een binding te vormen met Mg 2+ en blokkeren zo de binding van het substraat (2PG) aan de actieve site van enolase.

Kinetiek

Sinds Mg2+ essentieel is voor het binden van het substraat, 2-PG, is het ook nodig bij een specifieke kwaliteit om een goede snelheid, of velocity, te hebben. De grafiek toont de V vs , waarin PGA 2-PG is, met twee verschillende concentraties Mg2+. De bovenste curve, die ook een grotere Vmax heeft, heeft een Mg2+ concentratie van 10^-3 M terwijl de onderste curve, die een lagere Vmax heeft, een Mg2+ concentratie heeft van 10^-2 M. De Km is ook groter de bovenste curve waardoor de hogere meer wenselijk is.

Regeling

Enolase wordt gevonden op het oppervlak van een verscheidenheid van eukaryote cellen als een sterke plamingoen-bindende receptor en op het oppervlak van hematopietische cellen zoals monocyten, T-cellen en B-cellen, neuronale cellen en endotheliale cellen. Enolase in de spieren kan andere glycolytische enzymen, zoals fosfoglyceraatmutase, spiercreatinekinase, pyruvaatkinase en spiertroponine, met hoge affiniteit binden. Dit wijst erop dat zij een functioneel glycolytisch segment in de spier maken waar ATP-productie nodig is om de spier te laten samentrekken. Myc-bindend eiwit (MBP-1) is vergelijkbaar met de a-enolse structuur en wordt in de kern aangetroffen als een DNA-bindend eiwit.Enolase wordt gereguleerd door de concentratie van Mg2+ en de voorgaande stappen van de glycolyse.

Andere interessante informatie

Enolase is aanwezig in alle weefsels en organismen met het vermogen om glycolyse of fermentatie te doen. In recente studies zijn Enolase-concentratiemonsters gebruikt om bepaalde aandoeningen en de ernst ervan vast te stellen. Zo zijn hoge concentraties van Enolase in cerebrospinaal vocht (CSF) sterker geassocieerd met astrocytoom dan andere enzymen zoals aldolase, pyruvaat kinase, en creatine kinase. Hoge concentraties Enolase in de CSF worden ook in verband gebracht met de snelste groei van tumoren en een verhoogde kans op een hartaanval of beroerte.Enolase kan door fluoride competitief worden geremd voor het substraat 2-PGA. In drinkwater met toegevoegde fluor wordt de Enolase-activiteit van orale bacteriën geremd zonder dat dit schadelijk is voor de mens. Dit werkt om gaatjes te voorkomen.

3D-structuren van enolase

Enolase 3D-structuren