WikiDer > MMP2
Коллагеназа типа IV 72 кДа также известный как матричная металлопротеиназа-2 (ММП-2) и желатиназа А является фермент что у людей кодируется MMP2 ген.[5] В MMP2 Ген находится на 16 хромосоме в позиции 12.2.[6]
Функция
Белки матричная металлопротеиназа (MMP) участвуют в распаде внеклеточный матрикс (ECM) в нормальных физиологических процессах, таких как эмбриональное развитие, воспроизведениеи ремоделирование тканей, а также при болезненных процессах, таких как артрит и метастаз. Большинство MMP секретируются как неактивные пропротеины которые активируются при расщеплении внеклеточными протеиназы. Этот ген кодирует фермент, разрушающий тип IV. коллаген, основной структурный компонент подвальные мембраны. Фермент играет роль в нарушении менструального цикла эндометрия, регуляции васкуляризации и воспалительной реакции.[7] Роль MMP2 в лимфангиогенез учтено при моделировании и теоретическом исследовании; MMP2 деградирует коллаген I включить различные механизмы формирования паттернов для VEGFC.[8][9]
Активация
Для активации MMP-2 требуется протеолитический обработка. Комплекс мембранной ММП 1 типа (МТ1-ММП / ММР14) и тканевого ингибитора металлопротеиназы 2 привлекает про-ММП 2 из внеклеточной среды на поверхность клетки. Затем для активации требуется активная молекула MT1-MMP и автокаталитическое расщепление. Кластеризация интегрин цепи способствует активации MMP-2. Другой фактор, который будет поддерживать активацию MMP-2, - это кластеризация ячеек. Активированная молекула адгезии лейкоцитарных клеток дикого типа (ALCAM) также требуется для активации MMP-2.
Клиническое значение
Мутации в гене MMP2 связаны с Синдром Торга-Винчестера, мультицентрический остеолиз, артрит синдром,[10] и, возможно, келоиды.
Роль MMP-2 в хроническом заболевании
Активность ММП-2 по отношению к другим желатиназа (ММП-9) был связан с серьезностью хронических заболеваний дыхательных путей, включая Идиопатическая интерстициальная пневмония и Бронхоэктазия. При идиопатической интерстициальной пневмонии активность ММП-2 была повышена у пациентов с менее тяжелым фенотипом заболевания, который более чувствителен и обратим при терапии кортикостероидами.[11] При бронхоэктазах без кистозного фиброза концентрация MMP-2 была повышена у пациентов с Haemophilus influenzae инфекция дыхательных путей по сравнению с Синегнойная палочка инфекция дыхательных путей.[12] У пациентов с бронхоэктазом и инфекцией P. aeruginosa наблюдается более быстрое снижение функции легких.[13]
Измененные уровни экспрессии и активности ММП в значительной степени участвовали в прогрессировании и метастаз многих форм рака. Повышенная активность MMP-2 также была связана с плохим прогноз при множественных формах рака, включая колоректальный, меланома, грудь, легкое, яичник, и предстательная железа.[14] Кроме того, изменения в активности ММП-2 могут происходить из-за изменений в уровнях транскрипция, Секреция MMP, активация MMP или ингибирование MMP. Продукция ММП при многих раковых заболеваниях может повышаться в окружающих стромальная ткань а не просто в опухолевом поражении. Например, Mook, et al. показали, что уровни мРНК MMP-2 поразительно похожи между метастатическими и неметастатическими поражениями при колоректальном раке, но метастатические случаи коррелируют с более высокими уровнями мРНК MMP-2 в окружающей здоровой ткани.[15] По этой причине трудно полностью понять сложную роль ММП в прогрессировании рака.
Роль в инвазии раковых клеток
Одним из основных последствий ММП в прогрессировании рака является их роль в деградации ECM, которая позволяет раковым клеткам мигрировать из первичной опухоли с образованием метастазов. В частности, ММП-2 (вместе с ММП-9) способно унизить коллаген IV типа, самый распространенный компонент базальная мембрана. Базальная мембрана важна для поддержания организации тканей, обеспечения структурной поддержки клеток и влияния на передачу сигналов и полярность клеток. Деградация базальной мембраны - важный этап метастатического прогрессирования большинства видов рака.[15]
Инвазия раковых клеток, деградация ECM и метастазирование тесно связаны с наличием инвадоподии, протрузивные и спаечные структуры на раковых клетках. Было показано, что инвадоподии концентрируют ММП (включая МТ1-ММП, ММП-2 и ММП-9) для локализованного выпуска и активации.[16] Кроме того, продукты деградации активности ММП могут дополнительно способствовать образованию инвадоподий и активности ММП.[17] Наконец, было показано, что ММП-2 и несколько других ММП протеолитически активируют TGF-β, который, как было показано, способствует эпителиальный мезенхимальный переход (EMT), ключевой процесс, участвующий в метастазировании рака.[18]
Роль в передаче сигналов клетки
Деградация ММП ECM влияет на клеточное поведение через изменения в интегрин-клеточное связывание, высвобождая факторы роста, укрываемые ЕСМ, генерируя продукты деградации ЕСМ, и обнаруживая скрытые сайты связывания в молекулах ЕСМ.[19] Например, деградация ММП-2 коллаген I типа может выявить ранее недоступный криптический сайт связывания, который связывается с αvβ3 интегрин экспрессируется клетками меланомы человека. Передача сигналов через этот интегрин необходима для жизнеспособности клеток меланомы и их роста в коллагеновой матрице и потенциально может спасти клетки от апоптоз.[20] В качестве другого примера было показано, что расщепление ММП-2 ламинина-5, компонента базальной мембраны, выявляет криптический сайт, вызывающий миграцию эпителиальных клеток молочной железы.[21]
В более общем смысле, разрушая ЕСМ, ММП высвобождают факторы роста, которые ранее были связаны с ЕСМ, что позволяет им связываться с клеточными рецепторами и влиять на передачу сигналов в клетках. Кроме того, многие ММП также активируют другие проММП наряду с факторами роста.[19] Также было показано, что MMP-2 расщепляет другие субстраты, не относящиеся к ЕСМ, включая факторы роста, такие как TGF-β, Рецептор FGF-1, проTNF, ИЛ-1β и различные хемокины.[22] Например, ММП-2 был замешан вместе с ММП-9 в раскалывании скрытого TGF-β, который имеет сложное взаимодействие с раковыми клетками. TGF-β обычно играет роль в поддержании гомеостаза тканей и предотвращении прогрессирования опухоли. Однако генетически нестабильные раковые клетки часто могут уклоняться от регуляции TGF-β, изменяя рецепторы TGF-β в последующих процессах передачи сигналов. Кроме того, экспрессия TGF-β также коррелирует с иммунной толерантностью и может помочь защитить раковые клетки от иммунной регуляции.[23]
Роль в неоваскуляризации и лимфангиогенезе
MMP-2 также играет важную роль в образовании новых кровеносных сосудов в опухолях, процессе, известном как ангиогенез. Этот процесс важен для прогрессирования опухоли, потому что по мере роста опухоли требуется увеличение количества кислорода и питательных веществ. Локализованная активность MMP-2 играет важную роль в миграции эндотелиальных клеток, ключевой особенности ангиогенез. Кроме того, ММП-9 и другие ММП, как предполагается, также играют сложную косвенную роль в ангиогенезе, способствуя VEGF мобилизация и выработка антиангиогенных факторов.[15]
Например, при изучении канцерогенеза островков поджелудочной железы у трансгенных мышей Bergers et al. показали, что MMP-2 и MMP-9 активируются в ангиогенных поражениях и что активация этих MMP запускает высвобождение биоактивных VEGF, мощный стимулятор ангиогенеза. Кроме того, группа определила, что мыши с нокаутом MMP-2 показали пониженную скорость роста опухоли по сравнению со скоростью роста опухоли у мышей дикого типа.[24] Более того, повышенная экспрессия и активность MMP-2 связаны с повышенной васкуляризацией метастазов карциномы легких в центральной нервной системе, что, вероятно, увеличивает выживаемость этих метастазов.[25]
Наконец, было показано, что MMP-2 ведет лимфангиогенез, который часто бывает чрезмерным в опухолевой среде и может обеспечить путь метастаз для раковых клеток. Детри и др. показал, что сбивает mmp2у рыбок данио предотвращает образование лимфатических сосудов без изменения ангиогенеза, в то время как ингибирование MMP-2 замедляет миграцию лимфатических эндотелиальных клеток и изменяет морфологию новых сосудов.[15] Эти результаты предполагают, что MMP-2 может изменять жизнеспособность опухоли и инвазию путем регулирования лимфангиогенеза в дополнение к ангиогенезу.
Ингибирование MMP-2 в качестве терапии рака
Клинические испытания методов лечения рака с использованием ингибиторов ММП дали в целом неудачные результаты. Эти плохие результаты, вероятно, связаны с тем фактом, что ММП играют сложную роль в формировании тканей и прогрессировании рака, и действительно, многие ММП обладают как про, так и противоопухолевыми свойствами. Кроме того, большинство клинических исследований касается запущенных стадий рака, когда ингибиторы ММП не особенно эффективны. Наконец, отсутствуют надежные биомаркеры для оценки эффективности ингибиторов ММП, а ММП не являются непосредственно цитотоксичными (поэтому они не вызывают уменьшение опухоли), поэтому исследователям сложно определить, успешно ли ингибиторы достигли своих целей.[14]
Однако первоначальные клинические испытания с использованием ингибиторов ММП широкого спектра действия показали некоторые положительные результаты. Клинические испытания фазы I показали, что ингибиторы ММП в целом безопасны с минимальными побочными эффектами. Кроме того, испытания с маримастат действительно показало небольшое увеличение выживаемости пациентов с раком желудка или поджелудочной железы.[14]
Различные исследовательские группы уже предложили множество стратегий для повышения эффективности ингибиторов ММП при лечении рака. Во-первых, высокоспецифичные ингибиторы ММП могут быть использованы для нацеливания на функции определенных ММП, что должно позволить врачам увеличивать дозировку лечения при минимизации побочных эффектов. Ингибиторы ММП также можно вводить вместе с цитотоксическими агентами или другими ингибиторами протеиназ. Наконец, ингибиторы ММП можно использовать на ранних стадиях рака для предотвращения инвазии и метастазирования.[14]
Кроме того, сверхэкспрессия MMP в опухоли может быть использована для потенциального нацеливания высвобождения химиотерапевтических агентов конкретно на участки опухоли. Например, цитотоксические агенты или миРНК могут быть инкапсулированы в липосомы или вирусные векторы, которые активируются только после протеолитического расщепления целевой ММП. Наконец, свойства ингибиторов ММП, направленные на опухоль, предлагают потенциальную стратегию для идентификации небольших опухолей. Исследователи могут сочетать ингибиторы ММП с агентами визуализации, чтобы помочь обнаружить опухоли до их распространения. Хотя первоначальные испытания дали неутешительные результаты, ингибиторы ММП обладают значительным потенциалом для улучшения лечения рака за счет замедления процесса инвазии и метастазирования раковых клеток.[14]
Взаимодействия
MMP2 был показан взаимодействовать с:
Рекомендации
- ^ а б c ГРЧ38: Ансамбль выпуск 89: ENSG00000087245 - Ансамбль, Май 2017
- ^ а б c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000031740 - Ансамбль, Май 2017
- ^ "Справочник человека по PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
- ^ "Ссылка на Mouse PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
- ^ Девараджан П., Джонстон Дж. Дж., Гинзберг СС, Ван Варт Х. Э., Берлинер Н. (декабрь 1992 г.). «Структура и экспрессия кДНК нейтрофилов желатиназы. Идентичность с коллагеназой типа IV из клеток HT1080». J. Biol. Chem. 267 (35): 25228–32. PMID 1460022.
- ^ «Ген MMP2». Справочник по генетике. Получено 19 мая 2015.
- ^ «Ген Entrez: матричная металлопептидаза 2 MMP2 (желатиназа A, желатиназа 72 кДа, коллагеназа типа IV 72 кДа)».
- ^ Wertheim, Kenneth Y .; Русе, Тийна (апрель 2017 г.). «Математическая модель лимфангиогенеза в эмбрионе рыбок данио». Вестник математической биологии. 79 (4): 693–737. Дои:10.1007 / s11538-017-0248-7. ISSN 1522-9602. ЧВК 5501200. PMID 28233173.
- ^ Русе, Тиина; Вертхайм, Кеннет Ю. (3 января 2019 г.). "Может ли VEGFC формировать паттерны Тьюринга у эмбрионов рыбок данио?". Вестник математической биологии. 81 (4): 1201–1237. Дои:10.1007 / s11538-018-00560-2. ISSN 1522-9602. ЧВК 6397306. PMID 30607882.
- ^ Martignetti JA, Aqeel AA, Sewairi WA, Boumah CE, Kambouris M, Mayouf SA, Sheth KV, Eid WA, Dowling O, Harris J, Glucksman MJ, Bahabri S, Meyer BF, Desnick RJ (июль 2001 г.). «Мутация гена матриксной металлопротеиназы 2 (MMP2) вызывает многоцентровый остеолиз и синдром артрита». Nat. Genet. 28 (3): 261–5. Дои:10.1038/90100. PMID 11431697. S2CID 24810941.
- ^ Суга М., Ионага К., Окамото Т., Гусима Ю., Миякава Н., Акаике Т., Андо М. (ноябрь 2000 г.). «Характерное повышение активности матриксной металлопротеиназы при идиопатических интерстициальных пневмониях». Американский журнал респираторной медицины и реанимации. 162 (5): 1949–56. Дои:10.1164 / ajrccm.162.5.9906096. PMID 11069839.
- ^ Тейлор С.Л., Роджерс Г.Б., Чен А.С., Берр Л.Д., Макгукин М.А., Serisier DJ (май 2015 г.). «Матричные металлопротеиназы различаются в зависимости от состава микробиоты дыхательных путей и функции легких при бронхоэктатической болезни без кистозного фиброза». Анналы Американского торакального общества. 12 (5): 701–7. Дои:10.1513 / АнналыATS.201411-513OC. PMID 25679336.
- ^ Роджерс Г.Б., Зайн Н.М., Брюс К.Д., Берр Л.Д., Чен А.С., Риветт Д.В., Макгукин М.А., Серисье DJ (май 2014 г.). «Новая система стратификации микробиоты предсказывает будущие обострения бронхоэктазов». Анналы Американского торакального общества. 11 (4): 496–503. Дои:10.1513 / AnnalsATS.201310-335OC. PMID 24592925.
- ^ а б c d е Бьёрклунд М., Койвунен Э. (май 2005 г.). «Желатиназа-опосредованная миграция и инвазия раковых клеток». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Обзоры на рак. 1755 (1): 37–69. Дои:10.1016 / j.bbcan.2005.03.001. HDL:10138/22049. PMID 15907591.
- ^ а б c d Мук О.Р., Фредерикс В.М., Ван Ноорден CJ (декабрь 2004 г.). «Роль желатиназ в прогрессировании и метастазировании колоректального рака». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Обзоры на рак. 1705 (2): 69–89. Дои:10.1016 / j.bbcan.2004.09.006. PMID 15588763.
- ^ Джейкоб А., Прекерис Р. (2015). «Регулирование нацеливания ММП на инвадоподии во время метастазирования рака». Границы клеточной биологии и биологии развития. 3: 4. Дои:10.3389 / fcell.2015.00004. ЧВК 4313772. PMID 25699257.
- ^ Кларк ES, Whigham AS, Ярбро WG, Уивер AM (май 2007 г.). «Кортактин является важным регулятором секреции матриксной металлопротеиназы и деградации внеклеточного матрикса при инвадоподиях». Исследования рака. 67 (9): 4227–35. Дои:10.1158 / 0008-5472.CAN-06-3928. PMID 17483334.
- ^ Джалели Ч., Теохарис А.Д., Караманос Н.К. (январь 2011 г.). «Роль матриксных металлопротеиназ в прогрессировании рака и их фармакологическое воздействие». Журнал FEBS. 278 (1): 16–27. Дои:10.1111 / j.1742-4658.2010.07919.x. PMID 21087457. S2CID 2260074.
- ^ а б МакКоули LJ, Matrisian LM (апрель 2000 г.). «Матричные металлопротеиназы: многофункциональные факторы прогрессирования опухоли». Молекулярная медицина сегодня. 6 (4): 149–56. Дои:10.1016 / с1357-4310 (00) 01686-5. PMID 10740253.
- ^ Монтгомери AM, Райсфельд Р.А., Череш Д.А. (сентябрь 1994 г.). «Интегрин альфа v бета 3 спасает клетки меланомы от апоптоза в трехмерном кожном коллагене». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 91 (19): 8856–60. Дои:10.1073 / пнас.91.19.8856. ЧВК 44705. PMID 7522323.
- ^ Джаннелли Дж., Фальк-Марциллер Дж., Ширальди О., Стетлер-Стивенсон РГ, Quaranta V (июль 1997 г.). «Индукция миграции клеток за счет расщепления ламинина-5 матриксной металлопротеазой-2». Наука. 277 (5323): 225–28. Дои:10.1126 / science.277.5323.225. PMID 9211848.
- ^ Детри Б, Эрпикум С, Пауперт Дж, Блахер С., Майяр С, Брюйер Ф, Пендевиль Х, Ремакл Т, Ламберт V, Балсат С, Орменезе С, Ламай Ф, Янссенс Е, Мунс Л, Катальдо Д, Криделка Ф, Кармелье П , Тири М., Фойдарт Дж. М., Струман И., Ноэль А. (май 2012 г.). «Матричная металлопротеиназа-2 регулирует формирование лимфатических сосудов как интерстициальная коллагеназа» (PDF). Кровь. 119 (21): 5048–56. Дои:10.1182 / кровь-2011-12-400267. PMID 22490679.
- ^ Massagué J (июль 2008 г.). «TGFbeta в раке». Клетка. 134 (2): 215–30. Дои:10.1016 / j.cell.2008.07.001. ЧВК 3512574. PMID 18662538.
- ^ Bergers G, Brekken R, McMahon G, Vu TH, Itoh T, Tamaki K, Tanzawa K, Thorpe P, Itohara S, Werb Z, Hanahan D (октябрь 2000 г.). «Матричная металлопротеиназа-9 запускает ангиогенный переключатель во время канцерогенеза». Природа клеточной биологии. 2 (10): 737–44. Дои:10.1038/35036374. ЧВК 2852586. PMID 11025665.
- ^ Рохиани М.В., Алидина Дж., Эспозито Н., Рохиани А.М. (2010). «Экспрессия MMP-2 коррелирует с повышенным ангиогенезом при метастазах рака легкого в ЦНС». Международный журнал клинической и экспериментальной патологии. 3 (8): 775–81. ЧВК 2993228. PMID 21151391.
- ^ Маккуиббан Г.А., Гонг Дж. Х., Там Э.М., Маккалок, Калифорния, Кларк-Льюис И., Общий CM (август 2000 г.). «Воспаление, подавленное желатиназой А, расщеплением моноцитов хемоаттрактантного белка-3». Наука. 289 (5482): 1202–6. Дои:10.1126 / science.289.5482.1202. PMID 10947989.
- ^ а б Бейн К., Саймонс М. (октябрь 2000 г.). «Повторы тромбоспондина типа 1 взаимодействуют с матриксной металлопротеиназой 2. Регуляция активности металлопротеиназы». J. Biol. Chem. 275 (41): 32167–73. Дои:10.1074 / jbc.M003834200. PMID 10900205.
- ^ Моргунова Е., Тууттила А., Бергманн Ю., Трюггвасон К. (май 2002 г.). «Структурное понимание комплексообразования латентной матричной металлопротеиназы 2 с тканевым ингибитором металлопротеиназы 2». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 99 (11): 7414–9. Дои:10.1073 / pnas.102185399. ЧВК 124245. PMID 12032297.
- ^ Общий CM, Тэм Э., Маккуиббан Г.А., Моррисон К., Валлон У.М., Бигг Х.Ф., Кинг А.Э., Робертс CR (декабрь 2000 г.). «Доменные взаимодействия в комплексе активации желатиназы A.TIMP-2MT1-MMP. Эктодомен 44-кДа формы матричной металлопротеиназы мембран типа 1 не модулирует активацию желатиназы A». J. Biol. Chem. 275 (50): 39497–506. Дои:10.1074 / jbc.M005932200. PMID 10991943.
- ^ а б Bigg HF, Shi YE, Liu YE, Steffensen B., Общий CM (июнь 1997 г.). «Специфическое, высокоаффинное связывание тканевого ингибитора металлопротеиназы-4 (ТИМП-4) с СООН-концевым гемопексиноподобным доменом желатиназы человека А. ТИМП-4 связывает прогелатиназу А и СООН-концевой домен аналогично ТИМП -2 ". J. Biol. Chem. 272 (24): 15496–500. Дои:10.1074 / jbc.272.24.15496. PMID 9182583.
- ^ а б Кай Х.С., Батлер Г.С., Моррисон С.Дж., Кинг А.Э., Пельман Г.Р., Общий CM (декабрь 2002 г.). «Использование новой системы экспрессии рекомбинантного слитого белка миоглобина для характеристики тканевого ингибитора металлопротеиназы (ТИМП) -4 и С-концевого домена и хвостов ТИМП-2 с помощью мутагенеза. Важность кислотных остатков в связывании гемопексина ММР-2 С- домен". J. Biol. Chem. 277 (50): 48696–707. Дои:10.1074 / jbc.M209177200. PMID 12374789.
дальнейшее чтение
- Массова И., Котра Л.П., Фридман Р., Mobashery S (1998). «Матричные металлопротеиназы: структуры, эволюция и диверсификация». FASEB J. 12 (25n26): 1075–95. CiteSeerX 10.1.1.31.3959. Дои:10.1142 / S0217984998001256. PMID 9737711.
- Нагасе Х., Весснер Дж. Ф. (1999). «Матричные металлопротеиназы». J. Biol. Chem. 274 (31): 21491–4. Дои:10.1074 / jbc.274.31.21491. PMID 10419448.
- Гоффин Ф., Франкенн Ф., Бельяр А., Перье Д'Отерив С., Пиньон М.Р., Гинен В., Фойдарт Дж. М. (2002). «Эпителиальные клетки эндометрия человека модулируют активацию желатиназы А стромальными клетками». Гинеколь. Акушерство. Вкладывать деньги. 53 (2): 105–11. Дои:10.1159/000053003. PMID 11961384. S2CID 45390394.
- Hrabec E, Naduk J, Strek M, Hrabec Z (2007). «[Коллагеназы типа IV (MMP-2 и MMP-9) и их субстраты - внутриклеточные белки, гормоны, цитокины, хемокины и их рецепторы]». Постэпы Биохим. 53 (1): 37–45. PMID 17718386.