アイソザイム ヒトにはエノラーゼの3つのサブユニット、 α 、β 、γ があり、それぞれが別々の遺伝子によってコードされ、これらが組み合わさって5つの異なるアイソザイム （αα、αβ、αγ、ββ、γγ）を形成する。[ 3 ] [ 6 ]
ααまたは非神経型エノラーゼ（NNE）。エノラーゼ1 とも呼ばれる。肝臓、脳、腎臓、脾臓、脂肪組織など、さまざまな組織に存在する。すべての正常なヒト細胞に一定量存在する。 ββまたは筋肉特異的エノラーゼ（MSE）。エノラーゼ3 とも呼ばれる。この酵素は主に筋肉組織に存在し、非常に高濃度で存在する。 γγまたはニューロン特異的エノラーゼ（NSE）。エノラーゼ2 とも呼ばれる。ニューロンおよび神経組織で非常に高いレベルで発現し、可溶性タンパク質全体の最大3%を占めることがある。ほとんどの哺乳類細胞では、はるかに低いレベルで発現している。 同じ細胞内に存在する場合、異なるアイソザイムは容易にヘテロ二量体 を形成する。
構造 エノラーゼは、大きなエノラーゼスーパーファミリー の一員です。アイソフォームによって分子量は82,000～100,000ダルトンです。[ 3 ] [ 4 ] αエノラーゼ では、2つのサブユニットは逆平行の 向きで、一方のサブユニットのGlu 20がもう一方のサブユニットの Arg 414 とイオン結合を形成します。[ 3 ] αヘリックス と4つのβシート で構成されています。[ 3 ] [ 6 ] [ 3 ] [ 6 ]
エノラーゼは高度に保存された酵素であり、活性部位の5つの残基が特に活性に重要である。野生型エノラーゼと比較すると、Glu 168 、Glu 211 、Lys 345 、またはLys 396 残基のいずれかが異なる変異型エノラーゼの活性レベルは105分の1に低下する。[ 3 ] His 159 に影響を与える変化は、変異体の触媒活性をわずか0.01%にまで低下させる。[ 3 ] 2+ 補因子であり、基質の負電荷を安定化させる役割を果たす。[ 3 ] [ 6 ]
最近、プラスミノーゲン との相互作用など、いくつかのエノラーゼの副次的機能が 、酵素の触媒ループとその構造的多様性への関心を高めている。[ 7 ] [ 8 ]
逆平行配向におけるエノラーゼ二量体の3次元図。一方の二量体のN末端グルタミン酸20は、もう一方の二量体のC末端アルギニン 414 とイオン結合を形成し、酵素の四次構造を安定化させる。
エノラーゼの活性部位はC末端ドメインのバレルの中央にある。図には、2つのMg2 + 補因子と、適切な触媒機能に不可欠な5つの高度に保存された残基（His 159 、Glu 168 、Glu 211 、Lys 345 、Lys 396） が示されている。
機構 2PGからPEPへの変換メカニズム。 同位体プローブを用いて、2-PG から PEP への変換の全体的なメカニズムは、カルバニオン中間体を含むE1cB 脱離反応であると提案されている。 [ 9 ] 速度論 の研究に基づいている。[ 3 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] 345 が α 水素を脱プロトン化し、結果として生じる負電荷は、カルボキシレート酸素との共鳴とマグネシウムイオン補因子によって安定化される。カルバニオン中間体の生成後、C3上の水酸化物はGlu 211 の助けを借りて水として脱離し、PEPが形成される。
さらに、酵素内部では触媒作用を促進する立体構造変化も起こる。ヒトα-エノラーゼでは、基質は2つの触媒マグネシウムイオン、Gln 167 、およびLys 396 との相互作用により、酵素に結合すると所定の位置に回転する。ループSer 36 からHis 43 、Ser 158 からGly 162 、およびAsp 255 からAsn 256 への移動により、 Ser 39が Mg 2+ と配位して活性部位を閉じることができる。触媒マグネシウムイオンとの配位に加えて、基質のα水素のpKaは、His 159によるリン酸基のプロトン化とArg 374 との近接により低下する。Arg 374 はまた、活性部位のLys 345を脱プロトン化させ、Lys 345 が反応機構における役割を果たす準備を整える。
阻害剤 エノラーゼの低分子阻害剤は、酵素の触媒機構の化学プローブ（基質類似体）として合成され、最近では癌や感染症の潜在的な治療法として研究されている。[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 24 ] [ 25 ] 1p36 腫瘍抑制遺伝子座の一部であるENO1 遺伝子のホモ接合性欠失によりエノラーゼ欠損症である膠芽腫（合成致死性）において使用される試みがなされてきた [ 26 ] ホスホネート 抗生物質SF2312（CAS 107729-45-3）は、特に嫌気条件下でグラム陽性およびグラム陰性細菌に対して活性があり[ 27 ] 、ホスホノアセトヒドロキサム酸PDB : 4za0 と同様の方法で結合するエノラーゼ PDB : 4zcw の強力な阻害剤である。[ 28 ] SF2312は真核生物 と原核 生物の両方のエノラーゼ活性を阻害し、[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 22 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 33 ] [ 34 ]
活性部位遷移状態 アナログエノラーゼ阻害剤は、さまざまな微生物病原体の治療だけでなく、ENO1を欠損する1p36ホモ接合性欠失を有する腫瘍の精密腫瘍学においても前臨床的に研究されてきた。[ 31 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]
フッ化物は 、エノラーゼの基質である2-PGの競合物質として知られています。フッ化物はマグネシウムやリン酸と複合体を形成し、2-PGの代わりに活性部位に結合します。[ 4 ] 試験管内で 細菌のエノラーゼを阻害することが分かりました。[ 41 ]
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