ENOLASE: ESTRUTURA, MECANISMO DE AÇÃO, FUNÇÕES - BIOLOGIA - 2025

A enolase é a enzima responsável por realizar a conversão do D-2-fosfoglicerato (2PGA) fosfoenolpiruvato (PEP) na glicólise e reação reversa da 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 que você tem que adaptar seu metabolismo à degradação ou síntese para obter energia. Indispensável para a realização de seus processos vitais.

Estrutura tridimensional de Enolase. Por Jawahar Swaminathan e equipe MSD no Instituto Europeu de Bioinformática, do Wikimedia Commons.

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 desta 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 da 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

Mecanismo de ação utilizado pela enzima Enolase. Por Kthompson08 na Wikipedia em inglês, do Wikimedia Commons.

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 termina 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.

Recursos

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 até o momento em bactérias e eucariotos.

Algumas dessas funções são as seguintes:

- Participa na manutenção da forma celular, bem como no tráfego vesicular, interagindo com as 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 e Trypanosoma cruzi, parece atuar como um importante fator de virulência.

- Também foi verificado que em Streptococcus pyogenes, a enolase é excretada para o ambiente extracelular, facilitando a degradação do tecido e 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 ambiente extracelular.

Essa capacidade permite que essas células rompam 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 muitos 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. Uma vez que essas células são revestidas com uma proteína do próprio hospedeiro, elas são ignoradas pelas células do sistema imunológico que reconhecem proteínas não próprias associadas a patógenos.

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

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