ENOLASE: STRUCTURE, MÉCANISME D'ACTION, FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

L' énolase est l'enzyme responsable de la conversion du D-2-phosphoglycérate (2PGA) phosphoénolpyruvate (PEP) dans la glycolyse et la réaction inverse de la gluconéogenèse, deux voies métaboliques font partie du métabolisme énergétique cellulaire.

La décision de catalyser cette réaction dans un sens ou dans l'autre dépend de l'accès de la cellule au glucose. C'est-à-dire des besoins dont vous avez besoin pour adapter votre métabolisme à la dégradation ou à la synthèse afin d'obtenir de l'énergie. Indispensable pour la réalisation de leurs processus vitaux.

Structure tridimensionnelle de l'énolase. Par Jawahar Swaminathan et le personnel MSD de l'Institut européen de bioinformatique, de Wikimedia Commons.

Étant donné que les deux voies métaboliques appartiennent au centre de l'arbre métabolique central des êtres vivants, il n'est pas surprenant que la séquence d'acides aminés de cette protéine soit conservée chez les archées, les bactéries et les eucaryotes. Et donc qu'il a des propriétés catalytiques similaires.

La localisation de l'énolase dans la cellule est limitée au cytosol, un compartiment dans lequel la glycolyse (également appelée glycolyse) et la gluconéogenèse ont lieu dans la plupart des organismes.

Cependant, il a également été détecté dans d'autres compartiments cellulaires tels que la membrane plasmique de nombreux agents pathogènes et cellules cancéreuses. Là, il semble être impliqué dans la facilitation des processus de dissémination cellulaire, une fonction totalement différente de sa fonction classique.

Les enzymes capables de remplir plus d'une fonction, comme l'énolase, sont appelées enzymes de clair de lune.

Structure

La structure quaternaire de l'énolase liée ou non à ses ligands a été déterminée chez un grand nombre d'individus procaryotes et eucaryotes.

Chaque monomère a deux domaines: un petit domaine amino-terminal et un plus grand domaine carboxyl-terminal. Le domaine N-terminal est composé de trois hélices α et de quatre feuillets β. Alors que le C-terminal est composé de huit feuillets β qui alternent entre eux formant un barillet β entouré de huit hélices α.

En outre, deux sites de liaison pour les cations divalents se trouvent sur chaque monomère qui ont été appelés le «site conformationnel» et le «site catalytique». Le premier n'est pas très sélectif et peut lier une grande variété de cations divalents en l'absence de substrat.

Alors que le second se lie aux ions après que le substrat s'est lié à l'enzyme. La liaison des ions aux deux sites est vitale pour que la réaction se déroule.

Enfin, il est important de mentionner que dans les homodimères, les monomères sont joints en conservant une orientation parallèle. Par conséquent, le site actif est limité à la région centrale formée par ladite jonction.

Cependant, seuls les résidus de l'un des deux monomères participent à la catalyse. Ceci explique la capacité des monomères à réaliser la réaction dans des conditions expérimentales.

Mécanisme d'action

Mécanisme d'action utilisé par l'enzyme Enolase. Par Kthompson08 sur Wikipedia anglais, de Wikimedia Commons.

Les études structurales, ainsi que celles qui ont permis de déterminer les caractéristiques cinétiques et physico-chimiques de l'énolase, ont permis de comprendre son mécanisme d'action.

La manière dont l'enzyme catalyse la réaction est assez intéressante. Bien qu'un seul substrat soit impliqué, un mécanisme séquentiel ordonné est ce qui a été proposé.

Cela commence par la liaison d'un ion Mg2 + au site conformationnel de l'un des monomères. Elle se poursuit par la liaison du substrat au site actif suivie de la liaison d'un deuxième ion au site catalytique et se termine par la libération rapide du produit une fois la réaction réalisée. À ce stade, le Mg2 + reste attaché au site conformationnel.

Dans le même ordre d'idées, pour favoriser la réaction, l'enzyme intervient d'abord dans la génération d'un carbanion intermédiaire, éliminant un proton du carbone 2 de 2PGA. Il le fait grâce à l'action d'un résidu d'acide aminé basique.

Séquentiellement, l'élimination de l'hydroxyle du carbone 3 se produit par l'action d'un résidu acide de l'enzyme. A ce stade, l'union des deux carbones est réalisée au moyen d'une double liaison formant PEP. De cette manière, la réaction est terminée.

Caractéristiques

Bon nombre des enzymes étudiées jusqu'à présent sont capables d'exécuter une grande variété de fonctions sans rapport avec leur «fonction classique» dans différents compartiments cellulaires. Ces enzymes ont été appelées enzymes «de clair de lune».

En ce sens, l'énolase peut être considérée comme une enzyme au clair de lune, car de nombreuses fonctions opposées à sa fonction classique lui ont été attribuées à ce jour aussi bien chez les bactéries que chez les eucaryotes.

Certaines de ces fonctions sont les suivantes:

- Participe au maintien de la forme cellulaire ainsi qu'au trafic vésiculaire en interagissant avec les protéines du cytosquelette.

- Dans le noyau des cellules de mammifères, il agit comme un facteur de transcription qui régule l'expression des gènes associés à la prolifération cellulaire. Il coopère pour maintenir la stabilité des ARNm dans le dégradosome chez les bactéries.

- Chez les agents pathogènes, tels que Streptococcus pneumoniae et Trypanosoma cruzi, il semble agir comme un facteur de virulence important.

- Il a également été constaté que chez Streptococcus pyogenes, l'énolase est excrétée dans l'environnement extracellulaire, facilitant la dégradation tissulaire et l'évasion du système immunitaire chez l'hôte.

- Il est exprimé à la surface des cellules tumorales, améliorant les métastases.

Eolase et sa relation avec les mécanismes de dissémination cellulaire

De nombreux agents pathogènes, ainsi que des cellules tumorales, s'expriment dans leur membrane ou excrètent des protéases capables de dégrader les protéines de la matrice extracellulaire dans l'environnement extracellulaire.

Cette capacité permet à ces cellules de traverser les tissus et de se propager rapidement dans tout l'organisme hôte. Favorisant de cette manière l'évasion du système immunitaire et donc la mise en place de l'infection.

Bien que l'énolase soit dépourvue d'activité protéase, elle participe au processus de dissémination de nombreux agents pathogènes dans son hôte ainsi que dans les cellules tumorales lors des métastases.

Ceci est réalisé grâce au fait qu'il est exprimé à la surface de ces cellules en fonctionnant comme un récepteur du plasminogène. Ce dernier est le zymogène d'une sérine protéase connue sous le nom de plasmine qui fait partie du système fibrinolytique et agit en dégradant les protéines de la matrice extracellulaire.

Par conséquent, l'énolase exprimée en surface est une stratégie que ces cellules ont acquise pour établir une infection et se propager avec succès.

Cette stratégie se compose de deux processus:

- Evasion du système immunitaire de l'hôte. Puisque ces cellules sont recouvertes de la propre protéine de l'hôte, elles sont ignorées par les cellules du système immunitaire qui reconnaissent des protéines non propres associées à des agents pathogènes.

- Diffusion post-activation du plasminogène dans la plasmine. Dont la participation à la dégradation des protéines de la matrice extracellulaire, facilite alors la dissémination rapide et efficace.

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