Akrosin

Akrosin ( kód EC 3.4.21.10) je enzym , serinová proteáza , produkt lidského genu ACR [1] [2] . Akrosin se uvolňuje z akrozomu spermie akrozomální reakcí a podílí se na pronikání přes Zona pellucida vajíčka .

Enzymatický mechanismus

Akrosin je typická serinová proteáza se specificitou podobnou trypsinu [3] .

Katalytická reakce probíhá podle klasického schématu pro serinové proteázy. Za prvé , histidin -57 deprotonuje serin -195, což mu umožňuje působit jako nukleofil . Deprotonovaný serin-195 reaguje s karbonylovým uhlíkem peptidu za vzniku intermediárního tetraedrického komplexu. Poté se komplex rozkládá s odchodem skupiny H2N - R1 , která je protonována histidinem-57. Histidin-57 deprotonuje molekulu vody, což vede k nukleofilu v reakci s karbonylovým uhlíkem. Na druhé straně rozklad intermediárního tetraedrického komplexu také vede k úniku serinu-195, který je protonován histidinem-57. V důsledku toho se všechny aminokyselinové zbytky akrosinu vrátí do svého původního stavu s tvorbou karboxylové skupiny v poloze substrátové peptidové vazby .

Biologické funkce

Akrosin je hlavní proteáza přítomná v akrozomu spermií . Je uložen v akrozomu jako neaktivní prekurzor, pro-akrosin. V důsledku stimulace akrozom uvolňuje svůj obsah na povrch zona pellucida . Poté přechází zymogenní forma proteázy na aktivní formu β-akrosinu. Aktivní enzym se podílí na lýze zona pellucida , což usnadňuje pronikání spermií přes vnitřní glykoproteinové vrstvy vaječné membrány [3] .

Význam akrosinu při pronikání spermií přes zona pellucida je však nejasný, protože se ukázalo, že myší spermie postrádající aktivní β-akrosin mají stále schopnost pronikat do zona pellucida [4] . Existují návrhy, že akrosin se může podílet na distribuci obsahu akrozomu po akrozomální reakci nebo může sloužit jako sekundární vazebný protein mezi spermiemi a zona pellucida [5] [6] [7] .

Akrosin je regulován inhibitorem proteinu C SERPINA5 . Koncentrace proteinu SERPINA5 v mužském reprodukčním systému je 40krát vyšší než v krvi [8] . SERPINA5 inhibuje proteolytickou aktivitu akrosinu [8] a možná hraje ochrannou roli v případě předčasného uvolnění enzymu nebo degenerace spermií v těle, aby se zabránilo poškození okolních tkání [9] .

V patologii

Ačkoli studie na myších ukázaly, že akrosin není klíčovou složkou pro penetraci spermií přes membránu vajíčka, existuje korelace mezi aktivitou akrozomálních proteáz a mužskou neplodností u lidí [10] [11] . Byla také nalezena silná korelace mezi aktivitou akrosinu a motilitou spermií [12] .

Poznámky

1. ↑ Adham IM, Klemm U, Maier WM, Engel W (leden 1990). „Molekulární klonování cDNA lidského preproakrosinu“ . Lidská genetika . 84 (2): 125-8. doi : 10.1007/ bf00208925 . PMID2298447 . _ 
2. ↑ Honda A, Siruntawineti J, Baba T (2002). „Role proteáz akrozomální matrix v interakcích spermie-zona pellucida“. Aktualizace lidské reprodukce . 8 (5): 405-12. doi : 10.1093/ humupd /8.5.405 . PMID  12398221 .
3. ↑ 1 2 Tranter, Rebecca; Číst, John A.; Jones, Roy; Brady, R. Leo (2000-11-15). "Efektorová místa v trojrozměrné struktuře β-akrosinu savčích spermií." struktura [ anglicky ] ]. 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). "Spermie z myší nesoucích cílenou mutaci genu pro akrosin mohou proniknout do oocytu zona pellucida a způsobit oplodnění . " J Biol Chem . 269 ​​(50): 31845-9. PMID  7989357 .
5. ↑ Yamagata K, Murayama K, Okabe M, Toshimori K, Nakanishi T, Kashiwabara S; a kol. (1998). "Akrosin urychluje rozptyl spermií akrozomálních proteinů během akrozomové reakce . " J Biol Chem . 273 (17): 10470-4. DOI : 10.1074/jbc.273.17.10470 . PMID  9553106 .
6. ↑ Jones R, Brown ČR (1987). „Identifikace proteinu vázajícího zónu z kančích spermií jako proakrosin“ . Exp Cell Res . 171 (2): 503-8. DOI : 10.1016/0014-4827(87)90182-0 . PMID  3113989 .
7. ↑ Jones R (1991). „Interakce glykoproteinů zona pellucida, sulfatovaných sacharidů a syntetických polymerů s proakrosinem, předpokládaným proteinem vázajícím vajíčka ze savčích spermií“ . vývoj . 111 (4): 1155-63. PMID  1652426 .
8. ↑ 12 Laurell , M; Christensson, A; Abrahamsson, P.A.; Stenflo, J; Lilja, H (1992). „Inhibitor proteinu C v lidských tělesných tekutinách. Seminální plazma je bohatá na inhibitorový antigen pocházející z buněk v mužském reprodukčním systému . J Clin Invest . 89 (4): 1094-101. DOI : 10.1172/JCI115689 . PMC  442965 . PMID  1372913 .
9. ↑ Zheng, X; Geiger, M; Ecke, S (1994). „Inhibice akrosinu inhibitorem proteinu C a lokalizace inhibitoru proteinu C do spermií“. Dopoledne. 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 (říjen 1988). „Akrozomální proteinázová aktivita lidských spermií a vztah výsledků ke kvalitě spermatu“. 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. Celková aktivita akrosinu koreluje s potenciálem plodnosti po oplodnění in vitro" Fertil Steril 1991 Nov;56(5):933-8.
12. ↑ Cui YH, Zhao RL, Wang Q, Zhang ZY (září 2000). „Stanovení aktivity akrosinu spermií pro hodnocení mužské plodnosti“. Asiat J Androl . 2 : 229-232.

Literatura

• Elce JS, McIntyre EJ (leden 1982). „Čištění hovězího a lidského akrosinu“. 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 (leden 2006 ). „Diverzifikace transkripční modulace: identifikace a charakterizace domnělých alternativních promotorů lidských genů ve velkém měřítku“ . Výzkum genomu . 16 (1): 55-65. DOI : 10.1101/gr.4039406 . PMC  1356129 . PMID  16344560 .
• Klemm U, Müller-Esterl W, Engel W (říjen 1991). „Acrosin, zvláštní serinová proteáza specifická pro spermie“. Lidská genetika . 87 (6): 635-41. doi : 10.1007/ bf00201716 . PMID 1937464 . 
• Kim J, Bhinge AA, Morgan XC, Iyer VR (leden 2005). "Mapování interakcí DNA-protein ve velkých genomech analýzou sekvenční značky genomového obohacení." Přírodní metody . 2 (1): 47-53. DOI : 10.1038/nmeth726 . PMID  15782160 .
• Moreno RD, Hoshi M, Barros C (květen 1999). „Funkční interakce mezi sulfatovanými polysacharidy a proakrosinem: důsledky pro vazbu spermií a trávení zona pellucida“. Zygota . 7 (2): 105-11. DOI : 10.1017/S0967199499000453 . PMID  10418103 .
• Liu RZ, Lu YL, Xu ZG, Zuo WJ, Xin JL, Wang ZS (2003). „[Účinek protilátky proti spermiím na aktivitu akrosinu lidských spermií]“. Zhonghua Nan Ke Xue = Národní žurnál andrologie . 9 (4): 252-3. PMID  12931362 .
• Steven FS, Griffin MM, Chantler EN (srpen 1982). „Inhibice akrosinu lidských a hovězích spermií dvojmocnými ionty kovů. Možná role zinku jako regulátoru aktivity akrosinu“. 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 (červen 2003). „Biochemické a molekulární studie systému proakrosin/akrosin u pacientů s nevysvětlitelnou neplodností“. Plodnost a sterilita . 79 Suppl 3: 1676-9. DOI : 10.1016/s0015-0282(03)00372-8 . PMID  12801583 .
• Glogowski J, Demianowicz W, Piros B, Ciereszko A (říjen 1998). "Stanovení akrosinové aktivity kančích spermií klinickou metodou: optimalizace testu a změny během krátkodobého skladování spermatu." Teriogenologie . 50 (6): 861-72. DOI : 10.1016/S0093-691X(98)00191-5 . PMID  10734459 .
• Furlong LI, Veaute C, Vazquez-Levin MH (červen 2005). „Vazba rekombinantního lidského proakrosinu/akrosinu na glykoproteiny zona pellucida. II. Účast zbytků manózy v interakci“. Plodnost a sterilita . 83 (6): 1791-6. DOI : 10.1016/j.fertnstert.2004.12.043 . PMID  15950652 .
• Furlong LI, Harris JD, Vazquez-Levin MH (červen 2005). „Vazba rekombinantního lidského proakrosinu/akrosinu na glykoproteiny zona pellucida (ZP). I. Studie s rekombinantním lidským ZPA, ZPB a ZPC.“ Plodnost a sterilita . 83 (6): 1780-90. DOI : 10.1016/j.fertnstert.2004.12.042 . PMID  15950651 .
• Hartley JL, Temple GF, Brasch MA (listopad 2000). „Klonování DNA pomocí místně specifické rekombinace in vitro“ . Výzkum genomu . 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). „Přístup ke klonování lidského ORFeomu řízený anotací genomu“ . Biologie genomu . 5 (10): R84. DOI : 10.1186/cz-2004-5-10-r84 . PMC  545604 . PMID  15461802 .
• Dubé C, Leclerc P, Baba T, Reyes-Moreno C, Bailey JL (2005). "Proakrosin vázající protein, sp32, je fosforylován tyrosinem během kapacity prasečích spermií." 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 (březen 2002). „Vyhodnocení systému proakrosin/akrosin a jeho mechanismu aktivace v extraktech lidských spermií“. 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 (listopad 2001). „Interakce mezi myším glykoproteinem ZP2 a proakrosinem; mechanismus sekundární vazby spermií na zona pellucida během oplodnění“. Journal of Cell Science . 114 (Pt 22): 4127-36. PMID  11739644 .
• Yudin AI, Vandevoort CA, Li MW, Overstreet JW (červenec 1999). "PH-20, ale ne akrosin se podílí na pronikání spermií do makaka zona pellucida." Molekulární reprodukce a vývoj . 53 (3): 350-62. DOI : 10.1002/(SICI)1098-2795(199907)53:3<350::AID-MRD11>3.0.CO;2-9 . PMID  10369396 .