Матриксная металлопептидаза 13

Ген, кодирующий белок у вида Homo sapiens

Коллагеназа 3 — это фермент , который у людей кодируется геном MMP13 . [ ^{5] [6]} Он является членом семейства матриксных металлопротеиназ (MMP). Как и большинство MMP, он секретируется в виде неактивной проформы. ^[7] MMP-13 имеет прогнозируемую молекулярную массу около 54 кДа. ^[8] Он активируется после расщепления продомена, оставляя активный фермент, состоящий из каталитического домена и гемопексиноподобного домена PDB : 1PEX . Хотя фактический механизм не был описан, домен гемопексина участвует в деградации коллагена, причем каталитический домен сам по себе особенно неэффективен в деградации коллагена. Во время эмбрионального развития MMP-13 экспрессируется в скелете, что необходимо для реструктуризации коллагеновой матрицы для минерализации костей. В патологических ситуациях он сильно сверхэкспрессируется; это происходит при карциномах человека, ревматоидном артрите и остеоартрите. ^[9]

Белки семейства матриксных металлопротеиназ (ММП) участвуют в расщеплении внеклеточного матрикса в нормальных физиологических процессах, таких как эмбриональное развитие, воспроизводство и ремоделирование тканей, а также в патологических процессах, таких как артрит и метастазирование. Большинство ММП секретируются как неактивные пропротеины, которые активируются при расщеплении внеклеточными протеиназами. Белок, кодируемый этим геном, расщепляет коллаген типа II более эффективно, чем типы I и III ^{[ требуется ссылка ]} . Он может быть вовлечен в оборот суставного хряща и патофизиологию хряща, связанную с остеоартритом. Ген является частью кластера генов ММП, которые локализуются в хромосоме 11q22.3. ^[6]

Регулирование

Транскрипционная регуляция MMP-13 строго контролируется из-за его мощной протеолитической способности. Существует несколько связывающих доменов для различных факторов транскрипции, включая AP-1 , PEA-3 и OSE-2, а также последовательность с гомологией с ингибиторным элементом TGF-β (TIE). Более того, было показано, что несколько цитокинов и факторов роста влияют на экспрессию гена Mmp13 , включая паратиреоидный гормон , IGF-1 , TGF-β , фактор роста гепатоцитов и многие воспалительные цитокины, такие как IL-1α и IL-1β . ^[10]

Регуляторная область гена Mmp13 выше по течению содержит ряд сайтов связывания факторов транскрипции , но недавно было обнаружено, что существует консервативная консенсусная последовательность элемента ответа вилки (FHRE) для FOXO3a в промоторе Mmp13 человека, мыши и крысы . Эндогенная активация FOXO3a приводит к выраженной регуляции экспрессии Mmp13, которая способна способствовать деградации внеклеточного матрикса и апоптотической гибели клеток . ^[11]

Клиническая значимость

ММП-13 уже давно представляет интерес в контексте остеоартрита и ревматоидного артрита . ^[12]

Роль ММП-13 также была тщательно изучена при атеросклерозе , в частности, в потенциальном снижении содержания коллагена в фиброзной капсуле. ^{[13] [14] [15] [16] [17]}

Ссылки

1. GRCh38: Ensembl выпуск 89: ENSG00000137745 – Ensembl , май 2017 г.
2. GRCm38: Ensembl выпуск 89: ENSMUSG00000050578 – Ensembl , май 2017 г.
3. "Human PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
4. "Mouse PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
5. Freije JM, Díez-Itza I, Balbín M, Sánchez LM, Blasco R, Tolivia J, López-Otín C (июнь 1994 г.). «Молекулярное клонирование и экспрессия коллагеназы-3, новой человеческой матриксной металлопротеиназы, продуцируемой карциномами молочной железы». Журнал биологической химии . 269 (24): 16766–73. doi : 10.1016/S0021-9258(19)89457-7 . hdl : 20.500.12792/5105 . PMID  8207000.
6. "Ген Entrez: матриксная металлопептидаза 13 MMP13 (коллагеназа 3)".
7. Cui N, Hu M, Khalil RA (2017). «Биохимические и биологические свойства матричных металлопротеиназ». Прогресс в молекулярной биологии и трансляционной науке . 147 : 1–73. doi :10.1016/bs.pmbts.2017.02.005. ISBN 9780128116371. PMC  5430303 . PMID  28413025.
8. "MMP13 (человек)". www.phosphosite.org . Получено 2021-10-05 .
9. Йоханссон Н, Ахонен М, Кяхари ВМ (январь 2000 г.). «Матричные металлопротеиназы при инвазии опухолей». Клеточные и молекулярные науки о жизни . 57 (1): 5–15. doi :10.1007/s000180050495. PMC 11147091. PMID 10949577.  S2CID 1551605  . 
10. Leeman MF, Curran S, Murray GI (2003). «Структура, регуляция и функция человеческой матриксной металлопротеиназы-13». Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 37 (3): 149–66. doi :10.1080/10409230290771483. PMID  12139441. S2CID  40814227.
11. Yu H, Fellows A, Foote K, Yang Z, Figg N, Littlewood T, Bennett M (март 2018 г.). «FOXO3a (член подсемейства транскрипционного фактора Forkhead O 3a) связывает апоптоз гладкомышечных клеток сосудов, разрушение матрикса, атеросклероз и ремоделирование сосудов посредством нового пути с участием MMP13 (матриксной металлопротеиназы 13)». Артериосклероз, тромбоз и сосудистая биология . 38 (3): 555–565. doi : 10.1161 /ATVBAHA.117.310502 . PMC 5828387. PMID  29326312. 
12. Takaishi H, Kimura T, Dalal S, Okada Y, D'Armiento J (февраль 2008 г.). «Заболевания суставов и матриксные металлопротеиназы: роль MMP-13». Current Pharmaceutical Biotechnology . 9 (1): 47–54. doi :10.2174/138920108783497659. PMID  18289056.
13. Сухова ГК, Шёнбек У, Рабкин Э, Шён ФДж, Пул А.Р., Биллингхерст Р.К., Либби П. (май 1999). «Доказательства повышенного коллагенолиза интерстициальными коллагеназами-1 и -3 в уязвимых человеческих атероматозных бляшках». Циркуляция . 99 (19): 2503–9. doi : 10.1161/01.cir.99.19.2503 . PMID  10330380.
14. Дегучи Д.О., Айкава Э., Либби П., Вачон Дж.Р., Инада М., Крейн С.М., Уиттакер П., Айкава М. (октябрь 2005 г.). «Удаление MMP-13/коллагеназы-3 способствует накоплению и организации коллагена в атеросклеротических бляшках мышей». Тираж . 112 (17): 2708–2715. doi : 10.1161/CIRCULATIONAHA.105.562041 . PMID  16230484. S2CID  5981752.
15. Cheng C, Tempel D, van Haperen R, van Damme L, Algür M, Krams R, de Crom R (май 2009). «Активация MMP8 и MMP13 ангиотензином II коррелирует с тяжелыми внутрибляшечными кровоизлияниями и распадом коллагена в атеросклеротических поражениях с уязвимым фенотипом». Атеросклероз . 204 (1): 26–33. doi :10.1016/j.atherosclerosis.2009.01.025. PMID  19233360.
16. Quillard T, Tesmenitsky Y, Croce K, Travers R, Shvartz E, Koskinas KC и др. (ноябрь 2011 г.). «Селективное ингибирование матриксной металлопротеиназы-13 увеличивает содержание коллагена при установленном атеросклерозе у мышей». Артериосклероз, тромбоз и сосудистая биология . 31 (11): 2464–72. doi : 10.1161/ATVBAHA.111.231563 . PMC 3200308. PMID  21903941 . 
17. Quillard T, Araújo HA, Franck G, Tesmenitsky Y, Libby P (июнь 2014 г.). «Матричная металлопротеиназа-13 преобладает над матриксной металлопротеиназой-8 в качестве функциональной интерстициальной коллагеназы в атероматах мышей». Артериосклероз, тромбоз и сосудистая биология . 34 (6): 1179–86. doi : 10.1161/ATVBAHA.114.303326 . PMC 4123424. PMID  24723558. 

Дальнейшее чтение

• Nagase H, Woessner JF (июль 1999). «Матричные металлопротеиназы». Журнал биологической химии . 274 (31): 21491–4. doi : 10.1074/jbc.274.31.21491 . PMID  10419448.
• Pendás AM, Matilla T, Estivill X, López-Otín C (апрель 1995 г.). «Ген коллагеназы-3 человека (CLG3) расположен на хромосоме 11q22.3, кластеризованной с другими членами семейства генов матриксной металлопротеиназы». Genomics . 26 (3): 615–8. doi :10.1016/0888-7543(95)80186-P. PMID  7607691.
• Маруяма К, Сугано С (январь 1994). «Олиго-кэппинг: простой метод замены кэп-структуры эукариотических мРНК олигорибонуклеотидами». Gene . 138 (1–2): 171–4. doi :10.1016/0378-1119(94)90802-8. PMID  8125298.
• Mitchell PG, Magna HA, Reeves LM, Lopresti-Morrow LL, Yocum SA, Rosner PJ и др. (февраль 1996 г.). «Клонирование, экспрессия и коллагенолитическая активность II типа матриксной металлопротеиназы-13 из человеческого остеоартритного хряща». Журнал клинических исследований . 97 (3): 761–8. doi : 10.1172/JCI118475. PMC  507114. PMID  8609233.
• Knäuper V, Will H, López-Otin C, Smith B, Atkinson SJ, Stanton H и др. (июль 1996 г.). «Клеточные механизмы активации человеческой проколлагеназы-3 (ММП-13). Доказательства того, что МТ1-ММП (ММП-14) и желатиназа a (ММП-2) способны генерировать активный фермент». Журнал биологической химии . 271 (29): 17124–31. doi : 10.1074/jbc.271.29.17124 . PMID  8663255.
• Gomis-Rüth ​​FX, Gohlke U, Betz M, Knäuper V, Murphy G, López-Otín C, Bode W (декабрь 1996 г.). «Помощь коллагеназы-3 (ММП-13): 2.7 Кристаллическая структура ее С-концевого гемопексин-подобного домена». Журнал молекулярной биологии . 264 (3): 556–66. doi :10.1006/jmbi.1996.0661. PMID  8969305.
• Knäuper V, Cowell S, Smith B, López-Otin C, O'Shea M, Morris H и др. (март 1997 г.). «Роль C-концевого домена человеческой коллагеназы-3 (MMP-13) в активации проколлагеназы-3, субстратной специфичности и тканевого ингибитора взаимодействия металлопротеиназ». Журнал биологической химии . 272 ​​(12): 7608–16. doi : 10.1074/jbc.272.12.7608 . PMID  9065415.
• Pendás AM, Balbín M, Llano E, Jiménez MG, López-Otín C (март 1997). «Структурный анализ и характеристика промотора гена человеческой коллагеназы-3 (MMP13)». Genomics . 40 (2): 222–33. doi :10.1006/geno.1996.4554. PMID  9119388.
• Suzuki Y, Yoshitomo-Nakagawa K, Maruyama K, Suyama A, Sugano S (октябрь 1997 г.). «Конструирование и характеристика библиотеки ДНК с полной длиной и обогащенной 5'-концом». Gene . 200 (1–2): 149–56. doi :10.1016/S0378-1119(97)00411-3. PMID  9373149.
• Willmroth F, Peter HH, Conca W (февраль 1998 г.). «Ген матриксной металлопротеиназы, экспрессируемый в человеческих Т-лимфоцитах, идентичен коллагеназе 3 из карцином молочной железы». Иммунобиология . 198 (4): 375–84. doi :10.1016/s0171-2985(98)80046-6. PMID  9562863.
• Lovejoy B, Welch AR, Carr S, Luong C, Broka C, Hendricks RT и др. (март 1999 г.). «Кристаллические структуры MMP-1 и -13 раскрывают структурную основу селективности ингибиторов коллагеназы». Nature Structural Biology . 6 (3): 217–21. doi :10.1038/6657. PMID  10074939. S2CID  36142262.
• Barmina OY, Walling HW, Fiacco GJ, Freije JM, López-Otín C, Jeffrey JJ, Partridge NC (октябрь 1999 г.). «Коллагеназа-3 связывается со специфическим рецептором и требует для интернализации белок, связанный с рецептором липопротеинов низкой плотности». Журнал биологической химии . 274 (42): 30087–93. doi : 10.1074/jbc.274.42.30087 . PMID  10514495.
• Lauer-Fields JL, Tuzinski KA, Shimokawa K, Nagase H, Fields GB (май 2000 г.). «Гидролиз моделей тройного спирали коллагенового пептида матриксными металлопротеиназами». Журнал биологической химии . 275 (18): 13282–90. doi : 10.1074/jbc.275.18.13282 . PMID  10788434.
• Hiller O, Lichte A, Oberpichler A, Kocourek A, Tschesche H (октябрь 2000 г.). «Матричная металлопротеиназа коллагеназа-2, макрофагальная эластаза, коллагеназа-3 и мембранная матриксная металлопротеиназа типа 1 ухудшают свертываемость крови за счет деградации фибриногена и фактора XII». Журнал биологической химии . 275 (42): 33008–13. doi : 10.1074/jbc.M001836200 . PMID  10930399.
• McQuibban GA, Gong JH, Tam EM, McCulloch CA, Clark-Lewis I, Overall CM (август 2000 г.). «Воспаление, ослабленное расщеплением желатиназой A моноцитарного хемоаттрактантного белка-3». Science . 289 (5482): 1202–6. Bibcode :2000Sci...289.1202M. doi :10.1126/science.289.5482.1202. PMID  10947989.
• Terp GE, Christensen IT, Jørgensen FS (июнь 2000 г.). «Структурные различия матричных металлопротеиназ. Моделирование гомологии и минимизация энергии комплексов фермент-субстрат». Журнал биомолекулярной структуры и динамики . 17 (6): 933–46. doi :10.1080/07391102.2000.10506582. PMID  10949161. S2CID  1270176.
• Nakamura H, Fujii Y, Inoki I, Sugimoto K, Tanzawa K, Matsuki H и др. (декабрь 2000 г.). «Бревикан расщепляется матриксными металлопротеиназами и аггреканаза-1 (ADAMTS4) на разных участках». Журнал биологической химии . 275 (49): 38885–90. doi : 10.1074/jbc.M003875200 . PMID  10986281.

Внешние ссылки

• Онлайн -база данных MEROPS для пептидаз и их ингибиторов: M10.013