Akrosin

Acrosin ( EC-kode 3.4.21.10) er et enzym , serinprotease , et produkt af det humane ACR -gen [1] [2] . Acrosin frigives fra spermakrosomet ved en akrosomal reaktion og er involveret i penetration gennem æggets Zona pellucida .

Enzymatisk mekanisme

Acrosin er en typisk serinprotease med trypsinlignende specificitet [3] .

Den katalytiske reaktion forløber ifølge det klassiske skema for serinproteaser. For det første deprotonerer histidin -57 serin -195, hvilket tillader sidstnævnte at fungere som en nukleofil . Deprotoneret serin-195 reagerer med carbonylcarbonet i peptidet og danner et mellemliggende tetraedrisk kompleks. Derefter nedbrydes komplekset med afgang af H2N - R1- gruppen , som protoneres af histidin-57. Histidin-57 deprotonerer et vandmolekyle, hvilket resulterer i en nukleofil i reaktion med carbonylcarbonet. På den anden side fører nedbrydningen af ​​det mellemliggende tetraedriske kompleks også til undslippet af serin-195, som protoneres af histidin-57. Som et resultat vender alle aminosyrerester af acrosin tilbage til deres oprindelige tilstand med dannelsen af ​​en carboxylgruppe i positionen af ​​substratpeptidbindingen .

Biologiske funktioner

Acrosin er den vigtigste protease, der er til stede i spermakrosomet . Det opbevares i akrosomet som en inaktiv precursor, pro-acrosin. Som et resultat af stimulering frigiver akrosomet sit indhold til overfladen af ​​zona pellucida . Derefter går den zymogene form af proteasen over i den aktive form af β-acrosin. Det aktive enzym er involveret i lysisen af ​​zona pellucida , hvilket letter indtrængning af sæd gennem de indre glykoproteinlag i ægmembranen [3] .

Betydningen af ​​acrosin ved spermgennemtrængning gennem zona pellucida er dog uklar, da det har vist sig, at musespermatozoer, der mangler aktivt β-acrosin, stadig havde evnen til at penetrere zona pellucida [4] . Der har været forslag om, at acrosin kan være involveret i fordelingen af ​​indholdet af akrosomet efter den akrosomale reaktion eller tjene som et sekundært bindingsprotein mellem spermatozoen og zona pellucida [5] [6] [7] .

Acrosin reguleres af protein C -hæmmeren SERPINA5 . Koncentrationen af ​​SERPINA5-protein i det mandlige reproduktionssystem er 40 gange højere end i blodet [8] . SERPINA5 hæmmer den proteolytiske aktivitet af acrosin [8] og spiller muligvis en beskyttende rolle i tilfælde af for tidlig frigivelse af enzymet eller degeneration af spermatozoer i kroppen for at forhindre skader på omgivende væv [9] .

I patologi

Selvom undersøgelser på mus har vist, at acrosin ikke er en nøglekomponent for sædpenetrering gennem ægmembranen, er der en sammenhæng mellem akrosomal proteaseaktivitet og mandlig infertilitet hos mennesker [10] [11] . Der er også fundet en stærk sammenhæng mellem acrosinaktivitet og sædmotilitet [12] .

Noter

1. ↑ Adham IM, Klemm U, Maier WM, Engel W (Jan 1990). "Molekylær kloning af humant preproacrosin cDNA" . Human Genetik . 84 (2): 125-8. doi : 10.1007/ bf00208925 . PMID2298447 . _ 
2. ↑ Honda A, Siruntawineti J, Baba T (2002). "Rolle af akrosomale matrixproteaser i sperm-zona pellucida interaktioner". Opdatering af menneskelig reproduktion . 8 (5): 405-12. doi : 10.1093/ humupd /8.5.405 . PMID  12398221 .
3. ↑ 1 2 Tranter, Rebecca; Læs, John A.; Jones, Roy; Brady, R. Leo (2000-11-15). "Effektsteder i den tredimensionelle struktur af pattedyrssperm β-acrosin." struktur [ engelsk ] ]. 8 (11): 1179-1188. DOI : 10.1016/S0969-2126(00)00523-2 . ISSN  0969-2126 . PMID  11080640 .
4. ↑ Baba T, Azuma S, Kashiwabara S, Toyoda Y (1994). "Sæd fra mus, der bærer en målrettet mutation af acrosingenet, kan trænge ind i oocytten zona pellucida og bevirke befrugtning" . J Biol Chem . 269 ​​(50): 31845-9. PMID  7989357 .
5. ↑ Yamagata K, Murayama K, Okabe M, Toshimori K, Nakanishi T, Kashiwabara S; et al. (1998). "Acrosin accelererer spredningen af ​​spermakrosomale proteiner under akrosomreaktionen" . J Biol Chem . 273 (17): 10470-4. DOI : 10.1074/jbc.273.17.10470 . PMID  9553106 .
6. ↑ Jones R, Brown CR (1987). "Identifikation af et zona-bindende protein fra ornesæd som proacrosin" . Exp Cell Res . 171 (2): 503-8. DOI : 10.1016/0014-4827(87)90182-0 . PMID  3113989 .
7. ↑ Jones R (1991). "Interaktion mellem zona pellucida glycoproteiner, sulfaterede kulhydrater og syntetiske polymerer med proacrosin, det formodede ægbindende protein fra pattedyrsspermatozoer" . udvikling . 111 (4): 1155-63. PMID  1652426 .
8. ↑ 12 Laurell , M; Christensson, A; Abrahamsson, P.A.; Stenflo, J; Lilja, H (1992). "Protein C-hæmmer i menneskelige kropsvæsker. Sædplasma er rig på inhibitorantigen, der stammer fra celler i hele det mandlige reproduktionssystem. " J Clin Invest . 89 (4): 1094-101. DOI : 10.1172/JCI115689 . PMC  442965 . PMID  1372913 .
9. ↑ Zheng, X; Geiger, M; Ecke, S (1994). "Inhibering af acrosin af protein C-hæmmer og lokalisering af protein C-hæmmer til sædceller". Er. J Physiol . 267 (2 Pt 1): C466-72. DOI : 10.1152/ajpcell.1994.267.2.C466 . PMID  7521127 .
10. ↑ Welker B, Bernstein GS, Diedrich K, Nakamura RM, Krebs D (okt 1988). "Akrosomal proteinaseaktivitet af humane spermatozoer og relation mellem resultater og sædkvalitet". Hum Reprod . 3 (Suppl 2): ​​​​75-80. doi : 10.1093/humrep/ 3.suppl_2.75 .
11. ↑ Tummon IS; Yuzpe A.A.; Daniel SA; Deutsch A. Total acrosinaktivitet korrelerer med fertilitetspotentiale efter befrugtning in vitro" Fertil Steril 1991 Nov;56(5):933-8.
12. ↑ Cui YH, Zhao RL, Wang Q, Zhang ZY (sep 2000). "Bestemmelse af spermacrosinaktivitet til evaluering af mandlig fertilitet". Asiatiske J Androl . 2 : 229-232.

Litteratur

• Elce JS, McIntyre EJ (januar 1982). "Oprensning af bovin og human acrosin". Canadian Journal of Biochemistry . 60 (1): 8-14. DOI : 10.1139/o82-002 . PMID  6802470 .
• Kimura K, Wakamatsu A, Suzuki Y, Ota T, Nishikawa T, Yamashita R, Yamamoto J, Sekine M, Tsuritani K, Wakaguri H, Ishii S, Sugiyama T, Saito K, Isono Y, Irie R, Kushida N, Yoneyama T , Otsuka R, Kanda K, Yokoi T, Kondo H, Wagatsuma M, Murakawa K, Ishida S, Ishibashi T, Takahashi-Fujii A, Tanase T, Nagai K, Kikuchi H, Nakai K, Isogai T, Sugano S (januar 2006 ). "Diversificering af transkriptionel modulering: storstilet identifikation og karakterisering af formodede alternative promotorer af menneskelige gener" . Genomforskning . 16 (1): 55-65. DOI : 10.1101/gr.4039406 . PMC  1356129 . PMID  16344560 .
• Klemm U, Müller-Esterl W, Engel W (okt 1991). "Acrosin, den ejendommelige sædspecifikke serinprotease". Human Genetik . 87 (6): 635-41. doi : 10.1007/ bf00201716 . PMID 1937464 . 
• Kim J, Bhinge AA, Morgan XC, Iyer VR (Jan 2005). "Kortlægning af DNA-protein-interaktioner i store genomer ved sekvens-tag-analyse af genomisk berigelse." Naturens metoder . 2 (1): 47-53. DOI : 10.1038/nmeth726 . PMID  15782160 .
• Moreno RD, Hoshi M, Barros C (maj 1999). "Funktionelle interaktioner mellem sulfaterede polysaccharider og proacrosin: implikationer i spermbinding og fordøjelse af zona pellucida". Zygote . 7 (2): 105-11. DOI : 10.1017/S0967199499000453 . PMID  10418103 .
• Liu RZ, Lu YL, Xu ZG, Zuo WJ, Xin JL, Wang ZS (2003). "[Effekten af ​​sæd-antisperm-antistof på menneskelig sæd-acrosinaktivitet]". Zhonghua Nan Ke Xue = National Journal of Andrology . 9 (4): 252-3. PMID  12931362 .
• Steven FS, Griffin MM, Chantler EN (aug 1982). "Hæmning af human og bovin sæd acrosin af divalente metalioner. Zinks mulige rolle som regulator af acrosinaktivitet”. International Journal of Andrology . 5 (4): 401-12. DOI : 10.1111/j.1365-2605.1982.tb00270.x . PMID  6815104 .
• Marí SI, Rawe V, Biancotti JC, Charreau EH, Dain L, Vazquez-Levin MH (juni 2003). "Biokemiske og molekylære undersøgelser af proacrosin/acrosin-systemet hos patienter med uforklarlig infertilitet". Fertilitet og Sterilitet . 79 Suppl 3: 1676-9. DOI : 10.1016/s0015-0282(03)00372-8 . PMID  12801583 .
• Glogowski J, Demianowicz W, Piros B, Ciereszko A (okt 1998). "Bestemmelse af acrosinaktivitet af ornesæd ved den kliniske metode: optimering af assayet og ændringer under korttidsopbevaring af sæd." Teriogenologi . 50 (6): 861-72. DOI : 10.1016/S0093-691X(98)00191-5 . PMID  10734459 .
• Furlong LI, Veaute C, Vazquez-Levin MH (juni 2005). "Binding af rekombinant humant proacrosin/acrosin til zona pellucida glycoproteiner. II. Deltagelse af mannoserester i interaktionen”. Fertilitet og Sterilitet . 83 (6): 1791-6. DOI : 10.1016/j.fertnstert.2004.12.043 . PMID  15950652 .
• Furlong LI, Harris JD, Vazquez-Levin MH (juni 2005). "Binding af rekombinant humant proacrosin/acrosin til zona pellucida (ZP) glycoproteiner. I. Studier med rekombinant human ZPA, ZPB og ZPC." Fertilitet og Sterilitet . 83 (6): 1780-90. DOI : 10.1016/j.fertnstert.2004.12.042 . PMID  15950651 .
• Hartley JL, Temple GF, Brasch MA (november 2000). "DNA-kloning ved hjælp af in vitro stedspecifik rekombination" . Genomforskning . 10 (11): 1788-95. DOI : 10.1101/gr.143000 . PMC  310948 . PMID  11076863 .
• Collins JE, Wright CL, Edwards CA, Davis MP, Grinham JA, Cole CG, Goward ME, Aguado B, Mallya M, Mokrab Y, Huckle EJ, Beare DM, Dunham I (2004). "En genomannotationsdrevet tilgang til kloning af det menneskelige ORFeome" . Genom Biologi . 5 (10): R84. DOI : 10.1186/gb-2004-5-10-r84 . PMC  545604 . PMID  15461802 .
• Dubé C, Leclerc P, Baba T, Reyes-Moreno C, Bailey JL (2005). "Det proacrosin-bindende protein, sp32, er tyrosin-phosphoryleret under kapacitering af grisesæd." Journal of Andrology . 26 (4): 519-28. doi : 10.2164 /jandrol.04163 . PMID  15955892 .
• Zahn A, Furlong LI, Biancotti JC, Ghiringhelli PD, Marijn-Briggiler CI, Vazquez-Levin MH (Mar 2002). "Evaluering af proacrosin/acrosin-systemet og dets aktiveringsmekanisme i humane spermekstrakter". Journal of Reproductive Immunology . 54 (1-2): 43-63. DOI : 10.1016/S0165-0378(01)00080-8 . PMID  11839395 .
• Howes E, Pascall JC, Engel W, Jones R (november 2001). "Interaktioner mellem muse ZP2 glycoprotein og proacrosin; en mekanisme til sekundær binding af sæd til zona pellucida under befrugtning”. Journal of Cell Science . 114 (Pt 22): 4127-36. PMID  11739644 .
• Yudin AI, Vandevoort CA, Li MW, Overstreet JW (jul 1999). "PH-20, men ikke acrosin, er involveret i spermpenetrering af makaken zona pellucida." Molekylær reproduktion og udvikling . 53 (3): 350-62. DOI : 10.1002/(SICI)1098-2795(199907)53:3<350::AID-MRD11>3.0.CO;2-9 . PMID  10369396 .