Enolase: estrutura, mecanismo de ação, funções - Ciência - 2023

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o enolaseé a enzima responsável por realizar a conversão do D-2-fosfoglicerato (2PGA) em fosfoenolpiruvato (PEP) na glicólise e a reação reversa na gliconeogênese, duas vias metabólicas que fazem parte do metabolismo energético celular.

A decisão de catalisar essa reação em uma direção ou outra depende do acesso da célula à glicose. Ou seja, das necessidades você tem que adaptar seu metabolismo à degradação ou à síntese para obter energia. Indispensável para a realização de seus processos vitais.

Uma vez que ambas as vias metabólicas pertencem ao centro da árvore metabólica central dos seres vivos, não é surpreendente que a sequência de aminoácidos dessa proteína seja conservada em arquéias, bactérias e eucariotos. E, portanto, que tem propriedades catalíticas semelhantes.

A localização da enolase na célula é limitada ao citosol, um compartimento no qual a glicólise (também chamada de glicólise) e a gliconeogênese ocorrem na maioria dos organismos.

No entanto, também foi detectado em outros compartimentos celulares, como a membrana plasmática de muitos patógenos e células cancerosas. Lá, parece estar envolvida na facilitação dos processos de disseminação celular, função totalmente diferente de sua função clássica.

As enzimas capazes de desempenhar mais de uma função, como a enolase, são conhecidas como enzimas clandestinas.

Estrutura

A estrutura quaternária da enolase ligada ou não aos seus ligantes foi determinada em um grande número de indivíduos procarióticos e eucarióticos.

Cada monômero tem dois domínios: um pequeno domínio amino-terminal e um maior domínio carboxil-terminal. O domínio N-terminal é composto por três hélices α e quatro folhas β. Já o C-terminal é composto por oito folhas β que se alternam entre si formando um barril β que é circundado por oito hélices α.

Além disso, dois locais de ligação para cátions divalentes são encontrados em cada monômero, os quais foram denominados "local conformacional" e "local catalítico". O primeiro não é muito seletivo e pode ligar uma grande variedade de cátions divalentes na ausência de um substrato.

Já o segundo se liga aos íons depois que o substrato se liga à enzima. A ligação de íons a ambos os locais é vital para que a reação prossiga.

Finalmente, é importante mencionar que nos homodímeros, os monômeros são unidos mantendo uma orientação paralela. Portanto, o sítio ativo é limitado à região central formada pela referida junção.

No entanto, apenas resíduos de um dos dois monômeros participam da catálise. Isso explica a capacidade dos monômeros de realizar a reação em condições experimentais.

Mecanismo de ação

Os estudos estruturais, bem como os que permitiram determinar as características cinéticas e físico-químicas da enolase, permitiram compreender o seu mecanismo de ação.

A maneira como a enzima catalisa a reação é bastante interessante. Embora apenas um substrato esteja envolvido, um mecanismo sequencial ordenado é o que foi proposto.

Isso começa com a ligação de um íon Mg2 + ao sítio conformacional de um dos monômeros. Ele continua com a ligação do substrato ao sítio ativo seguido pela ligação de um segundo íon ao sítio catalítico e conclui com a liberação imediata do produto uma vez que a reação foi realizada. Nesse ponto, o Mg2 + permanece preso ao local conformacional.

Na mesma linha, para promover a reação, a enzima medeia primeiro a geração de um intermediário carbanião, eliminando um próton do carbono 2 do 2PGA. Ele faz isso graças à ação de um resíduo de aminoácido básico.

Sequencialmente, a remoção da hidroxila do carbono 3 ocorre pela ação de um resíduo ácido da enzima. Neste ponto, a união dos dois carbonos é realizada por meio de uma dupla ligação formando PEP. Desta forma, a reação é encerrada.

Características

Muitas das enzimas estudadas até agora são capazes de desempenhar uma grande variedade de funções não relacionadas à sua "função clássica" em diferentes compartimentos celulares. Essas enzimas têm sido chamadas de enzimas "clandestinas".

Nesse sentido, a enolase pode ser considerada uma enzima clandestina, uma vez que inúmeras funções opostas à sua função clássica foram atribuídas a ela em bactérias e eucariotos até o momento.

Algumas dessas funções são as seguintes:

- Participa na manutenção da forma celular, bem como no tráfego vesicular, interagindo com proteínas do citoesqueleto.

- No núcleo das células de mamíferos, atua como um fator de transcrição que regula a expressão de genes associados à proliferação celular. Ele coopera na manutenção da estabilidade dos mRNAs no degradossoma em bactérias.

- Em patógenos, como Streptococcus pneumoniae Y Trypanosoma cruzi, parece atuar como um importante fator de virulência.

- Também foi descoberto que em Streptococcus pyogenes, a enolase é excretada para o ambiente extracelular, facilitando a degradação do tecido e a evasão do sistema imunológico no hospedeiro.

- É expressa na superfície das células tumorais, potencializando a metástase.

Eolase e sua relação com os mecanismos de disseminação celular

Muitos patógenos, assim como células tumorais, expressam-se em suas membranas ou excretam proteases capazes de degradar proteínas da matriz extracelular para o meio extracelular.

Essa capacidade permite que essas células atravessem os tecidos e se espalhem rapidamente por todo o organismo hospedeiro. Promovendo desta forma a evasão do sistema imunológico e, portanto, o estabelecimento da infecção.

Embora a enolase não tenha atividade de protease, ela participa do processo de disseminação de diversos patógenos em seu hospedeiro e também de células tumorais durante a metástase.

Isso é conseguido graças ao fato de ser expresso na superfície dessas células por funcionar como um receptor de plasminogênio. Este último é o zimogênio de uma serina protease conhecida como plasmina, que faz parte do sistema fibrinolítico e atua degradando proteínas da matriz extracelular.

Portanto, a enolase expressa na superfície é uma estratégia que essas células adquiriram para estabelecer a infecção e se espalhar com sucesso.

Esta estratégia consiste em dois processos:

- Evasão do sistema imunológico do hospedeiro. Como essas células são revestidas com a própria proteína do hospedeiro, elas são ignoradas pelas células do sistema imunológico que reconhecem proteínas não próprias associadas a patógenos.

- Disseminação pós-ativação do plasminogênio para a plasmina. Cuja participação na degradação das proteínas da matriz extracelular, então facilita a disseminação rápida e eficaz.

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