أكروسين

الأكروسين هو إنزيم هضمي يعمل كبروتياز . في الإنسان، يُشفّر الأكروسين بواسطة جين ACR . ^{[ 1 ] [ 2 ]} يُفرز الأكروسين من الجسيم القمي للحيوانات المنوية نتيجةً لتفاعل الجسيم القمي ، ويساعد في اختراق المنطقة الشفافة .

الأكروسين هو بروتين سيرين نموذجي ذو خصوصية تشبه التربسين. ^{[ 3 ]}

يسير التفاعل وفقًا لآلية سيرين بروتياز المعتادة . أولًا، يقوم الهيستيدين-57 بنزع بروتون من السيرين-195، مما يسمح له بالعمل ككاشف نيوكليوفيلي. ثم يتفاعل السيرين-195 منزوع البروتون مع ذرة الكربون الكربونيلية في الببتيد، مُكَوِّنًا وسيطًا رباعي الأوجه. بعد ذلك، ينهار هذا الوسيط، مُكَوِّنًا مجموعة مغادرة H₂N _- R₁ _، والتي تُبرتَن عبر الهيستيدين-57. أخيرًا، يقوم الهيستيدين-57 بنزع بروتون من جزيء ماء، والذي يمكنه بدوره أن يعمل ككاشف نيوكليوفيلي من خلال التفاعل مع ذرة الكربون الكربونيلية. يؤدي انهيار الوسيط رباعي الأوجه إلى تكوين مجموعة مغادرة من السيرين-195، والتي تُبرتَن عبر الهيستيدين-57، مما يُعيد جميع البقايا إلى حالتها قبل التحفيز، ويُكَوِّن حمضًا كربوكسيليًا مكان الرابطة الببتيدية السابقة.

الأكروسين هو البروتينيز الرئيسي الموجود في الجسم القمي للحيوانات المنوية الناضجة. يُخزن في الجسم القمي على شكله الأولي، بروأكروسين. عند حدوث محفز، يُطلق الجسم القمي محتوياته على المنطقة الشفافة. بعد حدوث هذا التفاعل، يُعالَج الشكل غير النشط للبروتينيز إلى شكله النشط، بيتا-أكروسين. يعمل الإنزيم النشط بعد ذلك على تحليل المنطقة الشفافة، مما يُسهّل اختراق الحيوانات المنوية للطبقات الداخلية من البروتينات السكرية للبويضة . ^{[ 3 ]}

لقد كان دور الأكروسين في تفاعل الأكروسوم موضع جدل. فقد أظهرت تجارب تعطيل الجينات أن الحيوانات المنوية للفئران التي تفتقر إلى بيتا-أكروسين (البروتياز النشط) لا تزال قادرة على اختراق المنطقة الشفافة. ^{[ 4 ]} ولذلك، يرى البعض أنه يساهم في انتشار محتويات الأكروسوم بعد تفاعل الأكروسوم، بينما يقدم آخرون أدلة على دوره كبروتين رابط ثانوي بين الحيوانات المنوية والمنطقة الشفافة. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} وبناءً على فرضية البروتين الرابط الثانوي، يمكن أن يؤدي الأكروسين دورًا في الارتباط بجزيئات على المنطقة الشفافة، مما يربط الحيوانات المنوية بالبويضة. ويضمن هذا "الربط" الاختراق بفضل قوة الحركة التي تتمتع بها الحيوانات المنوية. ^{[ 8 ]}

وُجد أن تنظيم الأكروسين يتم عبر مثبط البروتين C (PCI). يتواجد مثبط البروتين C في الجهاز التناسلي الذكري بتركيزات أعلى بأربعين ضعفًا من تركيزه في بلازما الدم. ^{[ 9 ]} وقد ثبت أن مثبط البروتين C يثبط النشاط البروتيني للأكروسين. ^{[ 9 ]} لذا، يُفترض أن لمثبط البروتين C دورًا وقائيًا: فإذا ما أُطلقت إنزيمات الأكروسوم قبل الأوان، أو إذا ما تدهورت الحيوانات المنوية داخل الجهاز التناسلي الذكري، فإن التركيزات العالية من مثبط البروتين C ستمنع الأكروسين من إحداث ضرر بروتيني للأنسجة المجاورة. ^{[ 10 ]}

يُظهر بروتين بيتا-أكروسين درجة عالية من تطابق التسلسل (70-80%) بين نظائره في الخنزير البري، والثور، والجرذ، وخنزير غينيا، والفأر، والإنسان. [3] ويوجد تطابق تسلسل مشابه إلى حد ما (27-35%) بين بيتا-أكروسين وبروتيازات السيرين الأخرى مثل التربسين والكيموتريبسين ^{. [ 3} ] بينما يتم تنشيط ^{معظم بروتيازات السيرين} من خلال عملية انقسام واحدة، يتطلب بروتين بروأكروسين معالجة في كل من نطاقي النهاية الأمينية والنهاية الكربوكسيلية. يُقسم بروتين بروأكروسين أولاً بين الأرجينين-22 والفالين المجاور له لتكوين سلسلة خفيفة مكونة من 22 حمضًا أمينيًا، وبروتياز نشط يُسمى ألفا-أكروسين. ^{[ 3 ]} تبقى هذه السلسلة الخفيفة مرتبطة بالسلسلة الثقيلة، وترتبط بها بروابط ثنائية الكبريتيد لتكوين ثنائي غير متجانس . بعد أحداث الانقسام هذه في الطرف الأميني، تؤدي ثلاثة انقسامات في نطاق الطرف الكربوكسيلي إلى إزالة 70 حمضًا أمينيًا، مما ينتج عنه بروتين بيتا-أكروسين. ^{[ 3 ]} يحتوي الأكروسين على موقعين تم تحديدهما كموقعين محتملين للغلكزة المرتبطة بالنيتروجين : أسباراجين-2 وأسباراجين-169. ^{[ 3 ]}

يتكون الثلاثي التحفيزي من بقايا الأحماض الأمينية هيستيدين-57، وأسبارتات-102، وسيرين-195. ^{[ 3 ]} توجد هذه البقايا في جيب ارتباط يُطلق عليه اسم جيب "S1"، بما يتوافق مع نظام التسمية المُعتمد للبروتيازات الأخرى. ^{[ 11 ]} ينظم جيب S1 خصوصية الأكروسين تجاه ركائز الأرجينين والليسين، حيث يعمل التربتوفان-215 المحفوظ كبقايا "بوابة" لمدخل موقع الارتباط. ^{[ 3 ]}

يُعدّ موقع الارتباط الخارجي للأنيونات (الذي يتكون من الأحماض الأمينية والتعديلات اللاحقة للترجمة) على سطح بروتين بيتا-أكروسين عنصرًا بنيويًا هامًا فيه. ^{[ 3 ]} يتكون هذا الموقع من منطقة ذات شحنة موجبة زائدة، يُفترض أنها مهمة في الارتباط بمصفوفة المنطقة الشفافة، وهي منطقة غنية بالجليكوزيل والكبريتات ذات شحنة سالبة زائدة. ^{[ 12 ]} تتوافق هذه السمة البنيوية مع فرضية البروتين الرابط الثانوي، حيث تعمل تفاعلات الشحنة على تثبيت مُركّب "الربط" بين البروتين والمنطقة الشفافة. ^{[ 13 ]} ومما يدعم هذه الفرضية البنيوية أيضًا، أن دواء السورامين - وهو دواء متعدد الكبريتات (ذو شحنة سالبة كبيرة مقابلة) - قد وُجد أنه يثبط ارتباط الحيوانات المنوية بالمنطقة الشفافة. ^{[ 14 ]}

في حين أشارت إحدى الدراسات التي استخدمت نماذج الفئران إلى أن الأكروسين ليس مكونًا ضروريًا لاختراق الغشاء الشفاف، فقد أظهرت دراسات أخرى أُجريت على البشر وجود ارتباط بين انخفاض نشاط البروتياز الأكروسومي والعقم. ^{[ 15 ] [ 16 ]} كما أثبتت مجموعات بحثية أخرى وجود علاقة وثيقة بين نشاط الأكروسين وحركة الحيوانات المنوية. ^{[ 17 ]} وفي نماذج الأرانب، أظهر جهاز منع الحمل المهبلي الذي يفرز كبريتات الصوديوم تتراديسيل، وهو مثبط معروف للأكروسين والهيالورونيداز ، فعالية كاملة في منع الحمل. ^{[ 18 ]} وعلى الرغم من أن آلية عمله الدقيقة غير واضحة تمامًا، إلا أن الأكروسين قد يُشكل هدفًا جديدًا لعوامل منع الحمل. وقد يُمثل الأكروسين هدفًا دوائيًا فريدًا نظرًا لموقعه وخصوصيته الخلوية العالية. ^{[ 19 ]} وبالتالي، فإن تطوير مثبطات الأكروسين قد يوفر الأساس لوسائل منع حمل آمنة وقابلة للعكس للرجال ، أو وسائل منع حمل للنساء من خلال استخدام أجهزة منع الحمل المهبلية. ^{[ 19 ]}

علاوة على ذلك، ولأن بروتيازات السيرين مهمة في تعزيز فيروس نقص المناعة البشرية ، فقد وجدت الأبحاث أن مثبط الأكروسين، 4'-أسيتاميدوفينيل 4-غوانيدينوبنزوات، يمتلك القدرة على تثبيط عدوى فيروس نقص المناعة البشرية في الخلايا الليمفاوية المحقونة بالفيروس . ^{[ 20 ]} يشير هذا إلى دور إضافي لمثبطات الأكروسين كعوامل فعالة محتملة في الوقاية من انتقال فيروس نقص المناعة البشرية. ^{[ 20 ]}

• قاعدة بيانات MEROPS الإلكترونية للببتيدازات ومثبطاتها: S01.223
• الأكروسين في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) التابعة للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب

تتضمن هذه المقالة نصًا من المكتبة الوطنية الأمريكية للطب ، وهو متاح للعموم .