27.8: ECM'nin Parçalanmasında Matriks Metaloproteazların Rolü

Matriks metaloproteazları (MMP'ler), hücre dışı matriksin proteinlerinin ve glikoproteinlerinin hidrolizinde rol oynayan enzimlerdir. MMP'ler, hücrelerin yoğun matriks ağı yoluyla, embriyonik gelişim boyunca ve morfogenez boyunca göçü ve çoğalması için gereklidir. Keşfedilen ilk MMP aktivitesi, metamorfoz geçiren kurbağa yavrusunun kuyruğundaki bir kolajenazdı. Aktif kolajen birikimi ve modifikasyonlar kurbağa yavrularının yetişkin vücuduna dönüşmesine yol açar.

Bir kollajenaz molekülü, N-terminalinden dörtte üç uzaklıktaki tip I, II ve III kollajenleri parçalayabilir ve diğer birçok ECM ve ECM olmayan molekülü sindirebilir.

MMP'lerin ifadesi genellikle vücutta düşük seviyelerde tutulur. Sadece gerektiğinde MMP'nin aktivitesi lokal doku yeniden yapılanması için modüle edilir. MMP'lerin aktivitesi çeşitli seviyelerde düzenlenir: gen ifadesinin düzenlenmesi, mRNA'nın yarı ömrünün kontrol edilmesi ve diğer proteazlar ve inhibitörlerin kullanılmasıyla sentez sonrası düzenleme. MMP'ler sitokinler, büyüme faktörleri, kortikosteroidler, retinoik asit, heparin ve interlökin-4 tarafından düzenlenir.

MMP'ler doku homeostazisinin korunmasına yardımcı olur ve kemiğin yeniden şekillenmesi, bağışıklık, anjiyogenez ve yara iyileşmesi gibi çeşitli fizyolojik süreçlerde önemli bir rol oynar.

Tüm dokular ve hücre tipleri, hücre dışı bir matris veya ECM ile çevrilidir. Bu nedenle, hücrelerin çoğalması ve göç etmesi için yer açmak için ECM'nin bozulması gereklidir.

Hücreler bunu, ECM'de bulunan proteinleri ve glikoproteinleri hidrolize eden özel enzimler olan matris metaloproteazları veya MMP'leri salgılayarak yapar.

MMP'ler, substrat afinitelerine göre sınıflandırılan geniş bir protein ailesidir, ancak hepsi, bir çinko iyonuna bağlı üç korunmuş histidin kalıntısına sahip aktif bir bölge gibi birkaç ortak özelliği paylaşır. Ek olarak, çoğu MMP nötr pH'ta aktiftir.

En yaygın MMP olan kollajenaz, fibriller kollajeni iki adımda parçalar. İlk olarak, kollajenaz, belirli bir bölgedeki kollajenin üçlü sarmal yapısını çözer ve peptit bağlarını bozar. Jelatin adı verilen bu denatüre kolajen, jelatinaz tarafından daha küçük parçalara daha da bozunur.

Bununla birlikte, gereksiz ECM bozulmasını önlemek için MMP'lerin aktivitesi sıkı bir şekilde düzenlenmelidir. Örneğin, hücreler gerekmediğinde MMP aktivitesini inhibe edebilen spesifik proteaz inhibitörleri üretir.