Akrosin
Acrosin ( EG-kod 3.4.21.10) är ett enzym , serinproteas , en produkt av den humana ACR -genen [1] [2] . Akrosin frigörs från spermaakrosomen genom en akrosomal reaktion och är involverad i penetration genom äggets Zona pellucida .
Enzymatisk mekanism
Acrosin är ett typiskt serinproteas med trypsinlik specificitet [3] .
Den katalytiska reaktionen fortskrider enligt det klassiska schemat för serinproteaser. För det första deprotonerar histidin -57 serin -195, vilket gör att det senare kan agera som en nukleofil . Deprotonerat serin-195 reagerar med karbonylkolet i peptiden för att bilda ett intermediärt tetraedriskt komplex. Sedan sönderdelas komplexet när H2N -R1- gruppen försvinner , som protoneras av histidin-57. Histidin-57 deprotonerar en vattenmolekyl, vilket resulterar i en nukleofil i reaktion med karbonylkolet. Å andra sidan leder nedbrytningen av det intermediära tetraedriska komplexet också till att serin-195, som protoneras av histidin-57, försvinner. Som ett resultat återgår alla aminosyrarester av akrosin till sitt ursprungliga tillstånd med bildandet av en karboxylgrupp vid positionen av substratets peptidbindning .
Biologiska funktioner
Akrosin är det huvudsakliga proteaset som finns i spermakrosomen . Det lagras i akrosomen som en inaktiv prekursor, pro-akrosin. Som ett resultat av stimulering släpper akrosomen ut sitt innehåll på ytan av zona pellucida . Därefter övergår den zymogena formen av proteaset till den aktiva formen av β-akrosin. Det aktiva enzymet är involverat i lyset av zona pellucida , vilket underlättar penetrationen av spermier genom de inre glykoproteinlagren i äggmembranet [3] .
Men betydelsen av akrosin vid penetration av spermier genom zona pellucida är oklart, eftersom det har visat sig att musspermatozoer som saknar aktivt β-akrosin fortfarande hade förmågan att penetrera zona pellucida [4] . Det har förekommit förslag på att akrosin kan vara inblandat i fördelningen av innehållet i akrosomen efter den akrosomala reaktionen eller fungera som ett sekundärt bindande protein mellan spermierna och zona pellucida [5] [6] [7] .
Acrosin regleras av protein C -hämmaren SERPINA5 . Koncentrationen av SERPINA5-protein i det manliga reproduktionssystemet är 40 gånger högre än i blodet [8] . SERPINA5 hämmar den proteolytiska aktiviteten av akrosin [8] och spelar möjligen en skyddande roll vid för tidig frisättning av enzymet eller degenerering av spermier i kroppen för att förhindra skador på omgivande vävnader [9] .
I patologi
Även om studier på möss har visat att akrosin inte är en nyckelkomponent för penetration av spermier genom äggmembranet, finns det en korrelation mellan akrosomal proteasaktivitet och manlig infertilitet hos människor [10] [11] . En stark korrelation har också hittats mellan akrosinaktivitet och spermiemotilitet [12] .
Anteckningar
- ↑ Adham IM, Klemm U, Maier WM, Engel W (Jan 1990). "Molekylär kloning av humant preproacrosin cDNA" . Human Genetik . 84 (2): 125-8. doi : 10.1007/ bf00208925 . PMID2298447 . _
- ↑ Honda A, Siruntawineti J, Baba T (2002). "Roll av akrosomala matrisproteaser i sperma-zona pellucida-interaktioner". Uppdatering av mänsklig reproduktion . 8 (5): 405-12. doi : 10.1093/ humupd /8.5.405 . PMID 12398221 .
- ↑ 1 2 Tranter, Rebecca; Read, John A.; Jones, Roy; Brady, R. Leo (2000-11-15). "Effektplatser i den tredimensionella strukturen hos däggdjurssperma β-akrosin." struktur [ engelska ] ]. 8 (11): 1179-1188. DOI : 10.1016/S0969-2126(00)00523-2 . ISSN 0969-2126 . PMID 11080640 .
- ↑ Baba T, Azuma S, Kashiwabara S, Toyoda Y (1994). "Spermier från möss som bär på en riktad mutation av akrosingenen kan penetrera oocyten zona pellucida och påverka befruktning" . J Biol Chem . 269 (50): 31845-9. PMID 7989357 .
- ↑ Yamagata K, Murayama K, Okabe M, Toshimori K, Nakanishi T, Kashiwabara S; et al. (1998). "Akrosin påskyndar spridningen av akrosomala spermier under akrosomreaktionen" . J Biol Chem . 273 (17): 10470-4. DOI : 10.1074/jbc.273.17.10470 . PMID 9553106 .
- ↑ Jones R, Brown CR (1987). "Identifiering av ett zonabindande protein från galtspermatozoer som proakrosin" . Exp Cell Res . 171 (2): 503-8. DOI : 10.1016/0014-4827(87)90182-0 . PMID 3113989 .
- ↑ Jones R (1991). "Interaktion mellan zona pellucida glykoproteiner, sulfaterade kolhydrater och syntetiska polymerer med proacrosin, det förmodade äggbindande proteinet från däggdjursspermatozoer" . utveckling . 111 (4): 1155-63. PMID 1652426 .
- ↑ 12 Laurell , M; Christensson, A; Abrahamsson, P.A.; Stenflo, J; Lilja, H (1992). "Protein C-hämmare i mänskliga kroppsvätskor. Seminal plasma är rik på inhibitorantigen som härrör från celler i det manliga reproduktionssystemet . J Clin Invest . 89 (4): 1094-101. DOI : 10.1172/JCI115689 . PMC 442965 . PMID 1372913 .
- ↑ Zheng, X; Geiger, M; Ecke, S (1994). "Hämning av akrosin av protein C-hämmare och lokalisering av protein C-hämmare till spermier". Am. J Physiol . 267 (2 Pt 1): C466-72. DOI : 10.1152/ajpcell.1994.267.2.C466 . PMID 7521127 .
- ↑ Welker B, Bernstein GS, Diedrich K, Nakamura RM, Krebs D (okt 1988). "Akrosomal proteinasaktivitet hos mänskliga spermier och förhållandet mellan resultat och spermakvalitet". Hum Reprod . 3 (Suppl 2): 75-80. doi : 10.1093/humrep/ 3.suppl_2.75 .
- ↑ Tummon IS; Yuzpe A.A.; Daniel SA; Deutsch A. Total akrosinaktivitet korrelerar med fertilitetspotential efter befruktning in vitro" Fertil Steril 1991 Nov;56(5):933-8.
- ↑ Cui YH, Zhao RL, Wang Q, Zhang ZY (sep 2000). "Bestämning av spermaakrosinaktivitet för utvärdering av manlig fertilitet". Asiaten J Androl . 2 : 229-232.
Litteratur
- Elce JS, McIntyre EJ (januari 1982). "Rening av bovint och mänskligt akrosin". 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 (januari 2006 ). "Diversifiering av transkriptionsmodulering: storskalig identifiering och karakterisering av förmodade alternativa promotorer av mänskliga 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, det märkliga spermiespecifika serinproteaset". Human Genetik . 87 (6): 635-41. doi : 10.1007/ bf00201716 . PMID 1937464 .
- Kim J, Bhinge AA, Morgan XC, Iyer VR (januari 2005). "Karta DNA-proteininteraktioner i stora genom genom sekvenstagganalys av genomisk anrikning." Naturmetoder . 2 (1): 47-53. DOI : 10.1038/nmeth726 . PMID 15782160 .
- Moreno RD, Hoshi M, Barros C (maj 1999). "Funktionella interaktioner mellan sulfaterade polysackarider och proacrosin: implikationer i spermiebindning och matsmältning av 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 av antisperma antikroppar mot sperma på mänsklig sperma akrosinaktivitet]". Zhonghua Nan Ke Xue = National Journal of Andrology . 9 (4): 252-3. PMID 12931362 .
- Steven FS, Griffin MM, Chantler EN (aug 1982). "Hämning av akrosin från mänsklig och bovin sperma av tvåvärda metalljoner. Möjlig roll för zink som regulator av akrosinaktivitet”. 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). "Biokemiska och molekylära studier av proacrosin/acrosin-systemet hos patienter med oförklarlig infertilitet". Fertilitet och 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). "Bestämning av akrosinaktivitet hos galtspermatozoer genom den kliniska metoden: optimering av analysen och förändringar under korttidslagring av sperma." Teriogenologi . 50 (6): 861-72. DOI : 10.1016/S0093-691X(98)00191-5 . PMID 10734459 .
- Furlong LI, Veaute C, Vazquez-Levin MH (juni 2005). "Bindning av rekombinant humant proakrosin/akrosin till zona pellucida glykoproteiner. II. Deltagande av mannosrester i interaktionen”. Fertilitet och sterilitet . 83 (6): 1791-6. DOI : 10.1016/j.fertnstert.2004.12.043 . PMID 15950652 .
- Furlong LI, Harris JD, Vazquez-Levin MH (juni 2005). "Bindning av rekombinant humant proakrosin/akrosin till zona pellucida (ZP) glykoproteiner. I. Studier med rekombinant human ZPA, ZPB och ZPC." Fertilitet och sterilitet . 83 (6): 1780-90. DOI : 10.1016/j.fertnstert.2004.12.042 . PMID 15950651 .
- Hartley JL, Temple GF, Brasch MA (nov 2000). "DNA-kloning med användning av platsspecifik rekombination in vitro" . 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 genomannoteringsdriven metod för att klona det mänskliga ORFeome" . Genombiologi . 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 proakrosinbindande proteinet, sp32, är tyrosinfosforylerat under kapacitering av grisspermier." 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 (mars 2002). "Utvärdering av proacrosin/acrosin-systemet och dess aktiveringsmekanism i mänskliga spermieextrakt". 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 mellan mus ZP2 glykoprotein och proacrosin; en mekanism för sekundär bindning av spermier till zona pellucida under befruktning”. Journal of Cell Science . 114 (Pt 22): 4127-36. PMID 11739644 .
- Yudin AI, Vandevoort CA, Li MW, Overstreet JW (juli 1999). "PH-20 men inte akrosin är involverad i spermiepenetration av makaken zona pellucida." Molekylär reproduktion och utveckling . 53 (3): 350-62. DOI : 10.1002/(SICI)1098-2795(199907)53:3<350::AID-MRD11>3.0.CO;2-9 . PMID 10369396 .