エノラーゼ

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エノラーゼは重要な解糖酵素であり、新しいタイプの表面タンパク質に属します。古典的な表面輸送メカニズムは持っていませんが、未知のメカニズムを通じて細胞表面で輸送されます。エノラーゼは多機能タンパク質であり、さまざまな造血、上皮および内皮細胞の表面でプラスミノーゲン受容体として機能する能力は、血管内および周辺のフィブリノリティックシステムにおいて重要な役割を果たす可能性があることを示唆しています。最近になって、全身性および攻撃的な自己免疫疾患におけるその役割が認識されるようになりました。この特徴に加えて、熱ショックタンパク質の機能や細胞骨格およびクロマチン構造に結合する能力も持っており、エノラーゼが転写およびさまざまな病理生理学的プロセスにおいて重要な役割を果たす可能性があることを示しています。

図 1. エノラーゼの構造

はじめに

解糖酵素（α-エノラーゼを含む）は、数百万年にわたって保存されてきたため、「退屈な」酵素と見なされています。これらは複雑な調節特性を持たない酵素としてラベル付けされており、定常状態の濃度が他の調節圧力に応じて変動する際、基質をどちらの方向にも反転させるだけです。この退屈な態度にもかかわらず、これらの酵素は最もよく特徴づけられたタンパク質であり、その詳細な構造分析は生化学の特定の基本的側面（特に解糖の進化と生命プロセスそのもの）を理解するための堅固な基盤を提供します。最新の研究結果は、これらの酵素が先天的な解糖機能に加えてさまざまな機能を持ち、いくつかの生物学的および病理生理学的プロセスにおいて重要な役割を果たすことを示しています。これにより、私たちはそれらを新しい顔を持つ古いタンパク質として扱う必要があります。

図 2. エノラーゼ、N末端ドメイン。

特徴と分布

エノラーゼは多くの生物で発現する最も豊富な細胞質タンパク質の一つです。最近、細胞の表面でも発見されました。脊椎動物では、酵素は三つのアイソザイムの形で存在します：α-エノラーゼは肝臓を含む多くの組織に存在し、b-エノラーゼはほぼ筋肉組織にのみ存在し、g-エノラーゼは神経細胞および神経内分泌組織に存在します。すべてのエノラーゼ酵素は、分子量82,000-100,000 Daの二つの同一のサブユニットで構成されています。哺乳類および人間には、三つの独立した遺伝子座a、b、gがあり、三つのアイソザイムをコードしています。いくつかの以前の研究では、クロマトグラフィーおよび免疫学的研究から、神経/脳特異的エノラーゼがaa、ab、bb、ag、ggなどのヘテロダイマーの形で存在することが確認されています。これまでのところ、bgヘテロダイマーアイソザイムは発見されていませんが、その単一のホモダイマーの対応物から実験的に分離されています。

金属イオンとエノラーゼ活性

酵素の金属イオンの要求は、最初にワールブルグとクリスチャン、そしてアッターとヴェルクマンによって観察されました。しかし、前者のグループが最初に酵母からエノラーゼを精製し結晶化し、動力学的研究を行いました。それ以来、いくつかのグループがエノラーゼの金属イオン活性化の重要性とメカニズムを研究してきました。平衡透析および電子スピン共鳴測定技術を使用して、合計六つの二価金属イオン（マグネシウム、マンガン、亜鉛、カドミウム、コバルト、ニッケル）が特定され、エノラーゼを活性化することがわかりました。その中で、マグネシウムは自然に存在する金属活性化剤ですが、エノラーゼとマグネシウムの結合は亜鉛との結合よりもはるかに弱いです。

臨床的意義

最近の医療実験では、エノラーゼの濃度をサンプリングして特定の疾患とその重症度を診断しようとしました。例えば、他の検査酵素（アルドラーゼ、ピルビン酸キナーゼ、クレアチンキナーゼ、乳酸脱水素酵素）と比較して、髄液中のエノラーゼの濃度が高いことは低悪性度の星状細胞腫とより関連しています。同じ研究では、髄液中のエノラーゼレベルが最も高い患者が最も早く腫瘍を発症したことが示されました。最近の心筋梗塞または脳血管事故の患者では、エノラーゼレベルも上昇しています。心停止患者の予後評価において、髄液中の神経特異的エノラーゼ、血清NSEおよびクレアチンキナーゼ（タイプBB）のレベルが指標となると推測されます。他の研究では、脳血管事故の被害者に対するNSEの予後的価値に焦点を当てています。