Akrosin

Akrosiini ( EY-koodi 3.4.21.10) on entsyymi , seriiniproteaasi , ihmisen ACR -geenin tuote [1] [2] . Akrosiini vapautuu siittiön akrosomista akrosomaalisen reaktion kautta ja se osallistuu tunkeutumiseen munasolun Zona pellucidan läpi .

Entsymaattinen mekanismi

Akrosiini on tyypillinen seriiniproteaasi , jolla on trypsiinin kaltainen spesifisyys [3] .

Katalyyttinen reaktio etenee seriiniproteaasien klassisen kaavion mukaisesti. Ensinnäkin histidiini -57 deprotonoi seriinin -195:n, jolloin jälkimmäinen voi toimia nukleofiilina . Deprotonoitu seriini-195 reagoi peptidin karbonyylihiilen kanssa muodostaen välimuotoisen tetraederisen kompleksin. Sitten kompleksi hajoaa H2N-R1-ryhmän poistuessa , jonka histidiini -57 protonoi. Histidiini-57 deprotonoi vesimolekyylin, mikä johtaa nukleofiiliin reaktiossa karbonyylihiilen kanssa. Toisaalta tetraedrisen välikompleksin hajoaminen johtaa myös histidiini-57:n protonoiman seriini-195:n karkaamiseen. Tämän seurauksena kaikki akrosiinin aminohappotähteet palaavat alkuperäiseen tilaansa, jolloin substraattipeptidisidoksen kohtaan muodostuu karboksyyliryhmä .

Biologiset toiminnot

Akrosiini on tärkein siittiöiden akrosomissa oleva proteaasi . Se varastoituu akrosomiin inaktiivisena esiasteena, pro-akrosiinina. Stimuloinnin seurauksena akrosomi vapauttaa sisältönsä zona pellucidan pinnalle . Sen jälkeen proteaasin tsymogeeninen muoto siirtyy β-akrosiinin aktiiviseen muotoon. Aktiivinen entsyymi osallistuu zona pellucidan hajoamiseen , mikä helpottaa siittiöiden tunkeutumista munakalvon sisäisten glykoproteiinikerrosten läpi [3] .

Akrosiinin merkitys siittiöiden tunkeutumisessa zona pellucidan läpi on kuitenkin epäselvä, koska on osoitettu, että hiiren siittiöillä, joista puuttui aktiivinen β-akrosiini, oli edelleen kyky tunkeutua zona pellucidan läpi [4] . On esitetty ehdotuksia, että akrosiini saattaa olla osallisena akrosomin sisällön jakautumisessa akrosomaalisen reaktion jälkeen tai toimia sekundaarisena sitoutumisproteiinina siittiön ja zona pellucidan välillä [5] [6] [7] .

Akrosiinia säätelee proteiini C :n estäjä SERPINA5 . SERPINA5-proteiinin pitoisuus miehen lisääntymisjärjestelmässä on 40 kertaa korkeampi kuin veressä [8] . SERPINA5 estää akrosiinin proteolyyttistä aktiivisuutta [8] ja sillä on mahdollisesti suojaava rooli, jos entsyymi vapautuu ennenaikaisesti tai siittiöiden rappeutuminen kehossa estää ympäröivien kudosten vaurioitumisen [9] .

Patologiassa

Vaikka hiirillä tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että akrosiini ei ole avainkomponentti siittiöiden tunkeutumiseen munakalvon läpi, akrosomaalisen proteaasiaktiivisuuden ja miesten hedelmättömyyden välillä on korrelaatio [10] [11] . Myös akrosiiniaktiivisuuden ja siittiöiden liikkuvuuden välillä on havaittu vahva korrelaatio [12] .

Muistiinpanot

1. ↑ Adham IM, Klemm U, Maier WM, Engel W (tammikuu 1990). "Ihmisen preproakrosiini-cDNA:n molekyylikloonaus" . Ihmisen genetiikka . 84 (2): 125-8. doi : 10.1007/ bf00208925 . PMID2298447 . _ 
2. ↑ Honda A, Siruntawineti J, Baba T (2002). "Akrosomaalisten matriisiproteaasien rooli siittiöiden ja pellucidan vuorovaikutuksissa". Ihmisen lisääntymisen päivitys . 8 (5): 405-12. doi : 10.1093/ humupd /8.5.405 . PMID  12398221 .
3. ↑ 1 2 Tranter, Rebecca; Lue, John A.; Jones, Roy; Brady, R. Leo (11.15.2000). "Efektoripaikat nisäkässperman β-akrosiinin kolmiulotteisessa rakenteessa." rakenne [ englanniksi ] ]. 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). "Siittiöt hiiristä, joilla on kohdennettu akrosiinigeenin mutaatio, voivat tunkeutua munasolun zona pellucidaan ja vaikuttaa hedelmöittymiseen . " J Biol Chem . 269 ​​(50): 31845-9. PMID  7989357 .
5. ↑ Yamagata K, Murayama K, Okabe M, Toshimori K, Nakanishi T, Kashiwabara S; et ai. (1998). "Akrosiini nopeuttaa siittiöiden akrosomaalisten proteiinien leviämistä akrosomireaktion aikana . " J Biol Chem . 273 (17): 10470-4. DOI : 10.1074/jbc.273.17.10470 . PMID  9553106 .
6. ↑ Jones R, Brown CR (1987). "Vyöhykettä sitovan proteiinin tunnistaminen karjun siittiöistä proakrosiiniksi" . Exp Cell Res . 171 (2): 503-8. DOI : 10.1016/0014-4827(87)90182-0 . PMID  3113989 .
7. ↑ Jones R (1991). "Zona pellucidan glykoproteiinien, sulfatoitujen hiilihydraattien ja synteettisten polymeerien vuorovaikutus proakrosiinin, oletetun munaa sitovan proteiinin kanssa nisäkkään siittiöistä" . kehitystä . 111 (4): 1155-63. PMID  1652426 .
8. ↑ 12 Laurell , M; Christensson, A; Abrahamsson, P.A.; Stenflo, J; Lilja, H (1992). "Proteiini C:n estäjä ihmiskehon nesteissä. Siemenplasma sisältää runsaasti inhibiittoriantigeeniä, joka on peräisin miehen lisääntymisjärjestelmän soluista . " J Clin Invest . 89 (4): 1094-101. DOI : 10.1172/JCI115689 . PMC  442965 . PMID  1372913 .
9. ↑ Zheng, X; Geiger, M; Ecke, S (1994). "Proteiini C:n estäjän akrosiinin esto ja proteiini C:n estäjän paikallistaminen siittiöihin". Olen. 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 (lokakuu 1988). "Ihmisen siittiöiden akrosomaalinen proteinaasiaktiivisuus ja tulosten suhde siemennesteen laatuun". Hum Reprod . 3 (lisäosa 2): 75-80. doi : 10.1093/humrep/ 3.suppl_2.75 .
11. ↑ Tummon IS; Yuzpe A.A.; Daniel SA; Deutsch A. Kokonaisakrosiiniaktiivisuus korreloi hedelmällisyyspotentiaalin kanssa in vitro -hedelmöityksen jälkeen" Fertil Steril 1991 Nov;56(5):933-8.
12. ↑ Cui YH, Zhao RL, Wang Q, Zhang ZY (syyskuu 2000). "Siittiöiden akrosiiniaktiivisuuden määritys miehen hedelmällisyyden arvioimiseksi". Aasialainen J Androl . 2 : 229-232.

Kirjallisuus

• Elce JS, McIntyre EJ (tammikuu 1982). "Naudan ja ihmisen akrosiinin puhdistus". 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 (tammikuu 2006 ). "Transkriptionaalisen modulaation monipuolistaminen: ihmisen geenien oletettujen vaihtoehtoisten promoottorien laajamittainen tunnistaminen ja karakterisointi" . Genomitutkimus . 16 (1): 55-65. DOI : 10.1101/gr.4039406 . PMC  1356129 . PMID  16344560 .
• Klemm U, Müller-Esterl W, Engel W (lokakuu 1991). "Akrosiini, erikoinen siittiöspesifinen seriiniproteaasi". Ihmisen genetiikka . 87 (6): 635-41. doi : 10.1007/ bf00201716 . PMID 1937464 . 
• Kim J, Bhinge AA, Morgan XC, Iyer VR (tammikuu 2005). "DNA-proteiinivuorovaikutusten kartoitus suurissa genomeissa genomin rikastamisen sekvenssitunnisteanalyysillä." Luontomenetelmät . 2 (1): 47-53. DOI : 10.1038/nmeth726 . PMID  15782160 .
• Moreno RD, Hoshi M, Barros C (toukokuu 1999). "Funktionaaliset vuorovaikutukset sulfatoitujen polysakkaridien ja proakrosiinin välillä: vaikutukset siittiöiden sitoutumiseen ja zona pellucidan pilkkomiseen". Tsygootti . 7 (2): 105-11. DOI : 10.1017/S0967199499000453 . PMID  10418103 .
• Liu RZ, Lu YL, Xu ZG, Zuo WJ, Xin JL, Wang ZS (2003). "[Siemennesteen antispermivasta-aineen vaikutus ihmisen siittiöiden akrosiiniaktiivisuuteen]". Zhonghua Nan Ke Xue = National Journal of Andrology . 9 (4): 252-3. PMID  12931362 .
• Steven FS, Griffin MM, Chantler EN (elokuu 1982). "Ihmisen ja naudan siittiöiden akrosiinin esto kaksiarvoisilla metalli-ioneilla. Sinkin mahdollinen rooli akrosiiniaktiivisuuden säätelijänä”. 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 (kesäkuu 2003). "Proakrosiini/akrosiinijärjestelmän biokemialliset ja molekyylitutkimukset potilailla, joilla on selittämätön hedelmättömyys". Hedelmällisyys ja steriiliys . 79 Suppl 3: 1676-9. DOI : 10.1016/s0015-0282(03)00372-8 . PMID  12801583 .
• Glogowski J, Demianowicz W, Piros B, Ciereszko A (lokakuu 1998). "Karjun siittiöiden akrosiiniaktiivisuuden määritys kliinisellä menetelmällä: määrityksen optimointi ja muutokset siemennesteen lyhytaikaisen varastoinnin aikana." Teriogenologia . 50 (6): 861-72. DOI : 10.1016/S0093-691X(98)00191-5 . PMID  10734459 .
• Furlong LI, Veaute C, Vazquez-Levin MH (kesäkuu 2005). "Rekombinantin ihmisen proakrosiinin/akrosiinin sitoutuminen zona pellucidan glykoproteiineihin. II. Mannoositähteiden osallistuminen vuorovaikutukseen”. Hedelmällisyys ja steriiliys . 83 (6): 1791-6. DOI : 10.1016/j.fertnstert.2004.12.043 . PMID  15950652 .
• Furlong LI, Harris JD, Vazquez-Levin MH (kesäkuu 2005). "Rekombinantin ihmisen proakrosiinin/akrosiinin sitoutuminen zona pellucida (ZP) -glykoproteiineihin. I. Tutkimukset rekombinantilla ihmisen ZPA:lla, ZPB:llä ja ZPC:llä." Hedelmällisyys ja steriiliys . 83 (6): 1780-90. DOI : 10.1016/j.fertnstert.2004.12.042 . PMID  15950651 .
• Hartley JL, Temple GF, Brasch MA (marraskuu 2000). "DNA-kloonaus käyttämällä in vitro -kohtaspesifistä rekombinaatiota" . Genomitutkimus . 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). "Genomimerkintöihin perustuva lähestymistapa ihmisen ORFeomen kloonaukseen " Genomibiologia . 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). "Proakrosiinia sitova proteiini, sp32, tyrosiini fosforyloituu sian siittiöiden kapasitoinnin aikana." Andrologian lehti . 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 (maaliskuu 2002). "Proakrosiini/akrosiinijärjestelmän ja sen aktivaatiomekanismin arviointi ihmisen siittiöuutteissa". 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 (marraskuu 2001). "Vuorovaikutukset hiiren ZP2-glykoproteiinin ja proakrosiinin välillä; mekanismi siittiöiden toissijaiselle sitoutumiselle zona pellucidaan hedelmöityksen aikana”. Journal of Cell Science . 114 (Pt 22): 4127-36. PMID  11739644 .
• Yudin AI, Vandevoort CA, Li MW, Overstreet JW (heinäkuu 1999). "PH-20, mutta ei akrosiini, osallistuu siittiöiden tunkeutumiseen makakin zona pellucidaan." Molekyylien lisääntyminen ja kehitys . 53 (3): 350-62. DOI : 10.1002/(SICI)1098-2795(199907)53:3<350::AID-MRD11>3.0.CO;2-9 . PMID  10369396 .