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colagenasa intersticial

La colagenasa intersticial , también conocida como colagenasa de fibroblastos y metaloproteinasa de matriz-1 ( MMP-1 ), es una enzima que en humanos está codificada por el gen M...

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La colagenasa intersticial , también conocida como colagenasa de fibroblastos y metaloproteinasa de matriz-1 ( MMP-1 ), es una enzima que en humanos está codificada por el gen MMP1 . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] El gen forma parte de un grupo de genes MMP que se localizan en el cromosoma 11q22.3. [ 2 ] La MMP-1 fue la primera colagenasa de vertebrados purificada hasta la homogeneidad como proteína y clonada como ADNc . [ 5 ] [ 6 ] La MMP-1 tiene una masa molecular estimada de 54 kDa. [ 7 ]

Estructura

MMP-1 tiene una estructura arquetípica que consta de un predominio, un prodominio, un dominio catalítico , una región de enlace y un dominio similar a la hemopexina . [ 8 ] La estructura primaria de MMP-1 fue publicada por primera vez por Goldberg, GI, et al. [ 6 ] Actualmente se utilizan dos nomenclaturas principales para la estructura primaria, la original en la que el primer aminoácido comienza con el péptido señalizador y una segunda en la que el primer aminoácido comienza a contar desde el prodominio (nomenclatura de proenzima).

Dominio catalítico

Los dominios catalíticos de las MMP comparten características muy similares, con una forma general de elipsoide achatado con un diámetro de ~40 Å. [ 9 ] A pesar de la similitud de los dominios catalíticos de las MMP, esta entrada se centrará únicamente en las características estructurales del dominio catalítico de la MMP-1.

Características estructurales generales

El dominio catalítico de MMP-1 está compuesto por cinco hebras β altamente retorcidas (sI-sV), tres hélices α (hA-hC) y un total de ocho bucles, que encierran un total de cinco iones metálicos, tres Ca 2+ y dos Zn 2+ , uno de los cuales tiene función catalítica. [ 10 ]

El dominio catalítico (CAT) de MMP-1 comienza con F100 (CAT no truncado) como el primer aminoácido del bucle N-terminal del dominio CAT. La primera estructura de rayos X publicada del dominio CAT representaba la forma truncada de este dominio, donde faltan los primeros 7 aminoácidos. [ 10 ]

Después del bucle inicial, la secuencia continúa hasta la primera y más larga lámina β (sI). Un segundo bucle precede a la gran "hélice α anfipática" (hA) que se extiende longitudinalmente a lo largo del sitio de la proteína. Las hebras β sII y sIII siguen separadas por los bucles respectivos, siendo el bucle 4 comúnmente designado como "bucle corto" que une sII con sIII. Después de la hebra sIII, la secuencia se encuentra con el "doble bucle en forma de S" que es de importancia primordial para la estructura del péptido y la actividad catalítica (véase más adelante), ya que se extiende hasta la "protuberancia" del lado de la hendidura, continuando hasta la única hebra β antiparalela sIV, que es de importancia primordial para la unión de sustratos peptídicos o inhibidores mediante la formación de enlaces de hidrógeno en la cadena principal . Después de sIV, el bucle Gln186-Gly192 y la hebra β sV son responsables de contribuir con muchos ligandos a los diversos iones metálicos presentes en la proteína (véase más adelante). Un gran bucle abierto sigue a sV que ha demostrado importancia en la especificidad del sustrato dentro de la familia MMPs. [ 11 ] Se ha identificado una región específica (183)RWTNNFREY(191) como un segmento crítico de la metaloproteinasa de matriz 1 para la expresión de la actividad colagenolítica. [ 12 ] En la parte C-terminal del dominio CAT la hélice α hB, conocida como la "hélice del sitio activo" abarca parte de la "secuencia consenso de unión al zinc" HEXXHXXGXXH que es característica de la superfamilia Metzincin . [ 13 ] [ 14 ] La hélice α hB termina abruptamente en Gly225 donde comienza el último bucle del dominio. Este último bucle contiene el "bucle de especificidad" que es el más corto en la familia MMPs. El dominio catalítico termina en Gly261 con la hélice α hC.

Función

Las MMP participan en la degradación de la matriz extracelular durante procesos fisiológicos normales, como el desarrollo embrionario, la reproducción y la remodelación tisular, así como en procesos patológicos, como la artritis y la metástasis. En concreto, la MMP-1 degrada los colágenos intersticiales de tipo I, II y III.

Regulación

La fuerza mecánica puede aumentar la expresión de MMP1 en las células del ligamento periodontal humano. [ 15 ] Durante la progresión del cáncer, la MMP1 puede desregularse por diferentes mecanismos, incluida la activación de un elemento aislante ubicado entre los genes MMP8 y MMP10 . [ 16 ]

Interacciones

Se ha demostrado que MMP1 interactúa con CD49b . [ 17 ] [ 18 ]

Referencias

  1. ↑ "UniProt" . www.uniprot.org . Consultado el 17 de julio de 2022 .
  2. 1 2 EntrezGene 4312
  3. ↑ Brinckerhoff CE, Ruby PL, Austin SD, Fini ME, White HD (febrero de 1987). "Clonación molecular de la colagenasa de células sinoviales humanas y selección de un solo gen a partir de ADN genómico" . J. Clin. Invest . 79 (2): 542–6 . doi : 10.1172/JCI112845 . PMC 424122. PMID 3027129 .  
  4. ↑ Pendás AM, Santamaría I, Alvarez MV, Pritchard M, López-Otín C (octubre de 1996). "Mapeo físico fino de los genes de metaloproteinasas de matriz humana agrupados en el cromosoma 11q22.3". Genomics . 37 (2): 266–8 . doi : 10.1006/geno.1996.0557 . PMID 8921407 . 
  5. ↑ Gross J, Lapiere CM (junio de 1962). "Actividad colagenolítica en tejidos de anfibios: un ensayo de cultivo de tejidos" . Proc . Natl. Acad. Sci. USA . 48 (6): 1014–22 . Bibcode : 1962PNAS...48.1014G . doi : 10.1073/pnas.48.6.1014 . PMC 220898. PMID 13902219 .  
  6. 1 2 Goldberg GI, Wilhelm SM, Kronberger A, Bauer EA, Grant GA, Eisen AZ (mayo de 1986). "Colagenasa de fibroblastos humanos. Estructura primaria completa y homología con una proteína de rata inducida por transformación de oncogenes" . J. Biol. Chem . 261 (14): 6600– 5. doi : 10.1016/S0021-9258(19)84605-7 . PMID 3009463 . 
  7. ↑ "26585-1-AP" . www.ptglab.com . Consultado el 5 de octubre de 2021 .
  8. ↑ Li J, Brick P, O'Hare MC, Skarzynski T, Lloyd LF, Curry VA, Clark IM, Bigg HF, Hazleman BL, Cawston TE (junio de 1995). "La estructura de la colagenasa sinovial porcina de longitud completa revela un dominio C-terminal que contiene una hélice beta de cuatro aspas unida a calcio" . Structure . 3 (6): 541–9 . doi : 10.1016/S0969-2126(01)00188-5 . PMID 8590015 . 
  9. ↑ Tallant C, Marrero A, Gomis-Rüth ​​FX (enero de 2010). "Metaloproteinasas de matriz: plegamiento y función de sus dominios catalíticos" . Biochim. Biophys. Acta . 1803 (1): 20–8 . doi : 10.1016/j.bbamcr.2009.04.003 . PMID 19374923 . 
  10. 1 2 Spurlino JC, Smallwood AM, Carlton DD, Banks TM, Vavra KJ, Johnson JS, Cook ER, Falvo J, Wahl RC, Pulvino TA (junio de 1994). "1.56 A estructura de la colagenasa de fibroblastos humanos truncada madura". Proteins . 19 (2): 98– 109. doi : 10.1002/prot.340190203 . PMID 8090713 . S2CID 23973090 .  
  11. ↑ Maskos K, Bode W (noviembre de 2003). "Base estructural de las metaloproteinasas de matriz e inhibidores tisulares de metaloproteinasas". Mol. Biotechnol . 25 (3): 241– 66. doi : 10.1385/MB:25:3: 241 . PMID 14668538. S2CID 24110599 .  
  12. ↑ Chung L, Shimokawa K, Dinakarpandian D, Grams F, Fields GB, Nagase H (septiembre de 2000). "Identificación de la región (183)RWTNNFREY(191) como un segmento crítico de la metaloproteinasa de matriz 1 para la expresión de la actividad colagenolítica" . J. Biol. Chem . 275 (38): 29610–7 . doi : 10.1074/jbc.M004039200 . PMID 10871619 . 
  13. ↑ Bode W, Gomis-Rüth ​​FX, Stöckler W (septiembre de 1993). "Las astacinas, serralisinas, veneno de serpiente y metaloproteinasas de matriz exhiben entornos de unión al zinc idénticos (HEXXHXXGXXH y giro Met) y topologías, y deberían agruparse en una familia común, las 'metzincinas'".". FEBS Lett . 331 ( 1– 2): 134– 40. Bibcode : 1993FEBSL.331..134B . doi : 10.1016/0014-5793(93)80312-I . PMID 8405391 . S2CID 27244239 .  
  14. ↑ Stöcker W, Grams F, Baumann U, Reinemer P, Gomis-Rüth ​​FX, McKay DB, Bode W (mayo de 1995). "Las metzincinas: relaciones topológicas y secuenciales entre las astacinas, adamalisinas, serralisinas y matrixinas (colagenasas) definen una superfamilia de zinc-peptidasas" . Protein Sci . 4 (5): 823– 40. doi : 10.1002/pro.5560040502 . PMC 2143131. PMID 7663339 .  
  15. ↑ Huang SF, Li YH, Ren YJ, Cao ZG, Long X (agosto de 2008). "El efecto de un polimorfismo de un solo nucleótido en el promotor de la metaloproteinasa de matriz-1 (MMP-1) sobre la expresión de MMP-1 inducida por fuerza en células del ligamento periodontal humano". Eur. J. Oral Sci . 116 (4): 319–23 . doi : 10.1111/j.1600-0722.2008.00552.x . PMID 18705799 . 
  16. ↑ Llinàs-Arias P, Ensenyat-Mendez M, Íñiguez-Muñoz S, Orozco J, Valdez B (noviembre de 2023). "El aislamiento de la cromatina orquesta la reprogramación de la expresión del grupo de genes de metaloproteinasas de matriz en tumores agresivos de cáncer de mama" . Molecular Cancer . 22 (4) 190. doi : 10.1186/s12943-023-01906-8 . PMC 10683115. PMID 38017545 .  
  17. ↑ Stricker TP, Dumin JA, Dickeson SK, Chung L, Nagase H, Parks WC, Santoro SA (agosto de 2001). "Análisis estructural de la interacción del dominio I de la integrina alfa(2)/procolagenasa-1 (metaloproteinasa de matriz-1)" . J. Biol. Chem . 276 (31): 29375–81 . doi : 10.1074/jbc.M102217200 . PMID 11359774 . 
  18. ↑ Dumin JA, Dickeson SK, Stricker TP, Bhattacharyya-Pakrasi M, Roby JD, Santoro SA, Parks WC (agosto de 2001). "La procolagenasa-1 (metaloproteinasa de matriz-1) se une a la integrina alfa(2)beta(1) tras su liberación de los queratinocitos que migran sobre colágeno tipo I" . J. Biol. Chem . 276 (31): 29368–74 . doi : 10.1074/jbc.M104179200 . PMID 11359786 . 

Lecturas adicionales

  • Krane SM (1995). "¿Es necesaria la colagenasa (metaloproteinasa de matriz-1) para la remodelación ósea y de otros tejidos conectivos?". Clin. Orthop. Relat. Res. (313): 47– 53. PMID 7641497 . 
  • Massova I, Kotra LP, Fridman R, Mobashery S (1998). "Metaloproteinasas de matriz: estructuras, evolución y diversificación". FASEB J. 12 ( 25n26): 1075–95 . CiteSeerX 10.1.1.31.3959 . doi : 10.1142/S0217984998001256 . PMID 9737711 .  
  • Nagase H, Woessner JF (1999). "Metaloproteinasas de matriz" . J. Biol. Chem . 274 (31): 21491–4 . doi : 10.1074/jbc.274.31.21491 . PMID 10419448 . 
  • Okada Y, Hashimoto G (2001). "[Degradación de la matriz extracelular por metaloproteinasas de matriz y destrucción articular]". Seikagaku . 73 (11): 1309– 21. PMID 11831026 . 
  • Seiki M (2003). "Metaloproteinasa de matriz de tipo membrana 1: una enzima clave para la invasión tumoral". Cancer Lett . 194 (1): 1– 11. doi : 10.1016/S0304-3835(02)00699-7 . PMID 12706853 . 
  • Golubkov VS, Strongin AY (2007). "Oncogénesis impulsada por proteólisis" . Cell Cycle . 6 (2): 147– 50. doi : 10.4161/cc.6.2.3706 . PMID 17245132 . 
  • Base de datos en línea MEROPS para peptidasas y sus inhibidores: M10.001
  • Resumen de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : P03956 (Colagenasa intersticial) en el PDBe-KB .