Akrosin

Akrosin
Identifierare
Kod KF 3.4.21.10
CAS-nummer 9068-57-9
Enzymdatabaser
IntEnz IntEnz-vy
BRENDA BRENDA inträde
ExPASy NiceZyme-vy
MetaCyc Metabolisk väg
KEGG KEGG inträde
PRIAM profil
PDB- strukturer RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum
Genontologi AmiGO  • EGO
Sök
PMC artiklar
PubMed artiklar
NCBI NCBI-proteiner
CAS 9068-57-9
 Mediafiler på Wikimedia Commons

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

  1. 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 . _ 
  2. 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 .
  3. ↑ 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 .
  4. 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 .
  5. 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 .
  6. 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 .
  7. 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 .
  8. ↑ 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 .
  9. 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 .
  10. 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 .
  11. 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.
  12. 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