METALLOPROTEINASES: MGA KATANGIAN, PAG-ANDAR AT URI - BIOLOGY - 2025

Ang metalloproteinases o metalloproteases ay mga enzymes na nagpapabagal sa mga protina at nangangailangan ng pagkakaroon ng isang metal na atom upang magkaroon ng aktibidad. Ang executive arm ng lahat ng mga aktibidad na isinasagawa ng isang cell ay mga enzyme.

Bagaman maraming mga protina ang gumaganap ng isang istruktura na papel, isang malaking bilang, kung hindi karamihan, ay nagpapakita ng ilang aktibidad sa catalytic. Ang isang pangkat ng mga enzymes na ito ay may pananagutan para sa pagpapabagal sa iba pang mga protina.

Istraktura ng metalloprotein MMP2. Kinuha at na-edit mula sa Emw, mula sa Wikimedia Commons.

Pinagsama-sama ang mga enzymes na ito ay tinatawag na mga proteinase o proteases. Ang pangkat ng mga proteases na nangangailangan ng isang metal na atom upang maging aktibo ay tinatawag na metalloproteinases.

Mga Tampok

Ang mga protina, sa pangkalahatan, ay nagtutupad ng isang mahalaga at maraming pangkat ng mga gawain sa isang cell. Ang pinaka-pandaigdigang gawain ng lahat ay upang payagan ang paglilipat ng mga protina na naroroon sa isang cell.

Iyon ay, alisin ang mga lumang protina, at payagan ang kanilang kapalit ng mga bagong protina. Ang mga bagong protina ay synthesized de novo sa ribosom sa proseso ng pagsasalin.

Ang pinakamahalagang papel ng mga metalloproteinases, lalo na, ay upang ayusin ang pag-uugali ng cell. Ito ay nakamit sa pamamagitan ng partikular na pangkat na ito ng mga proteases sa pamamagitan ng pagkontrol sa pagkakaroon at oras ng pagkakaroon ng mga transulatal regulators, mga tagapamagitan ng tugon, mga receptor, mga protina ng membrane ng istruktura at mga panloob na organelles, atbp.

Depende sa kanilang mode ng marawal na kalagayan, ang mga protease, kabilang ang metalloproteinases, ay inuri sa mga endoproteases (metalloendoproteases) o mga exoproteases (metalloexoproteases).

Ang dating bawal na protina mula sa isang dulo ng protina (ibig sabihin, amino o carboxyl). Ang mga endoprotease, sa kabilang banda, ay pinutol sa loob ng protina na may isang tiyak na pagtutukoy.

Pangkalahatang katangian ng metalloproteinases

Ang mga metalloproteinases ay marahil ang pinaka magkakaibang grupo ng mga protease ng anim na umiiral. Ang mga protina ay inuri ayon sa kanilang mekanismo ng katalitiko. Ang mga pangkat na ito ay ang mga proteases ng cysteine, serine, threonine, aspartic acid, glutamic acid at metalloproteinases.

Ang lahat ng mga metalloproteinases ay nangangailangan ng isang metal na atom upang maisagawa ang kanilang catalytic cut. Ang mga metal na naroroon sa metalloproteinases higit sa lahat ay kasama ang sink, ngunit ang iba pang mga metalloproteinases ay gumagamit ng kobalt.

Upang maisagawa ang pagpapaandar nito, ang metal na atom ay dapat na coordinated na kumplikado sa protina. Ginagawa ito sa pamamagitan ng apat na puntos ng pakikipag-ugnay.

Tatlo sa mga ito ang gumagamit ng isa sa mga sinisingil na amino acid histidine, lysine, arginine, glutamate, o aspartate. Ang ikaapat na punto ng koordinasyon ay ginawa ng isang molekula ng tubig.

Pag-uuri

Ang International Union of Biochemistry at Molecular Biology ay nagtatag ng isang sistema ng pag-uuri para sa mga enzyme. Sa sistemang ito, ang mga enzyme ay kinilala sa pamamagitan ng mga titik na EC at isang sistema ng coding ng apat na numero.

Kinikilala ng unang numero ang mga enzyme ayon sa kanilang mekanismo ng pagkilos, at hinati ang mga ito sa anim na malalaking klase. Ang pangalawang numero ay naghihiwalay sa kanila ayon sa substrate kung saan sila kumikilos. Ang iba pang dalawang numero ay gumaganap ng mas tiyak na mga dibisyon.

Dahil ang mga metalloproteinases ay nagpapagal sa mga reaksyon ng hydrolysis, nakikilala sila na may bilang na EC4, ayon sa sistema ng pag-uuri na ito. Bilang karagdagan, kabilang sila sa subclass 4, na kung saan ay pinapaloob ang lahat ng mga hydrolases na kumikilos sa mga bono ng peptide.

Ang mga metalloproteinases, tulad ng natitirang mga proteinase, ay maaaring maiuri ayon sa lugar ng polypeptide chain na kanilang inaatake.

-Metaloproteinases exopeptidases

Kumikilos sila sa mga bono ng peptide ng mga terminal amino acid ng chain ng polypeptide. Ang lahat ng mga metalloproteinases na mayroong dalawang catalytic metal ion at ang ilan na may isang solong metal na ion ay kasama dito.

-Metaloproteinases endopeptidases

Gumaganap sila sa anumang bono ng peptide sa loob ng chain ng polypeptide na nagreresulta sa dalawang mas mababang molekulang timbang ng polypeptide na molekula.

Marami sa mga metalloproteinases na may isang solong catalytic metal ion ay kumilos sa ganitong paraan. Kasama dito ang matrix metalloproteinases at ADAM protina.

Matrix Metalloproteinases (MMP)

Ang mga ito ay mga enzyme na may kakayahang kumilos catalytically sa ilang mga sangkap ng extracellular matrix. Ang extracellular matrix ay ang hanay ng lahat ng mga sangkap at materyales na bahagi ng isang tisyu at na matatagpuan sa labas ng mga cell.

Ang mga ito ay isang malaking pangkat ng mga enzyme na naroroon sa mga proseso ng physiological, at nakikilahok sa mga morphological at functional na mga pagbabago ng maraming mga tisyu.

Sa mga kalamnan ng kalansay, halimbawa, gumaganap sila ng isang napakahalagang papel sa pagbuo, pag-aayos ng balat at pagbabagong-buhay ng kalamnan tissue. Kumikilos din sila sa iba't ibang uri ng mga collagens na naroroon sa extracellular matrix.

Collagenases (MMP-1, MMP-8, MMP-13, MMP-18)

Ang mga hydrolytic enzymes na kumikilos sa uri I, II at III collagen na matatagpuan sa pagitan ng mga selula. Ang produkto ng catabolism ng mga sangkap na ito ay nakuha ng denatured collagen o gelatin.

Sa mga vertebrates, ang enzyme na ito ay ginawa ng iba't ibang mga cell, tulad ng fibroblast at macrophage, pati na rin ng mga cell epithelial. Maaari rin silang kumilos sa iba pang mga molekula ng extracellular matrix.

Gelatinases (MMP-2, MMP-9)

Tumutulong sila sa proseso ng catabolism ng uri I, II at III na gumuho. Kumikilos din sila sa mga denatured na collagen o gelatin na nakuha pagkatapos ng pagkilos ng mga collagenases.

Stromalysins (MMP-3, MMP-10, MMP-11)

Kumikilos sila sa uri ng IV collagens at iba pang mga molekula ng extracellular matrix na nauugnay sa collagen. Ang aktibidad nito sa gelatin ay limitado.

Stromalisin Istraktura ng metalloproteinase ng MMP3 matrix. Kinuha at na-edit mula sa Emw, mula sa Wikimedia Commons.

Matrilisins (MMP-7, MMP-26)

Ito ay bahagi ng mga lamad ng basement. Nakikilahok sila sa mga aktibidad ng proteolytic ng iba pang mga metalloproteinases sa matrix.

Neprilysin

Ang Neprilysin ay isang metalikoproteinase ng matrix na mayroong zinc bilang isang katalista. Ito ay responsable para sa hydrolyzing ang mga peptides sa residue ng amino-terminal hydrophobic.

Ang enzyme na ito ay matatagpuan sa maraming mga organo, kabilang ang bato, utak, baga, vascular makinis na kalamnan, pati na rin sa endothelial, cardiac, dugo, fat cells, at fibroblasts.

Napakahalaga ang Neprilysin para sa metabolic degradation ng vasoactive peptides. Ang ilan sa mga peptides na ito ay kumikilos bilang mga vasodilator, ngunit ang iba ay may mga epekto ng vasoconstrictor.

Ang pagsugpo ng neprisilin, kasabay ng pagsugpo ng angiotensin receptor, ay naging isang napaka-promising alternatibong therapy sa paggamot ng mga pasyente na may kabiguan sa puso.

Iba pang metalloproteinases ng matrix

Mayroong ilang mga metalloproteinases na hindi nahuhulog sa alinman sa mga kategorya sa itaas. Isang halimbawa nito ay mayroon kaming MMP-12; MMP-9; MMP-20; MMP-22; MMP-23 at MMP-28.

-ADAM Proteins

Ang mga ADAM (Isang Disintegrin At Metalloprotease, para sa pangalan nito sa Ingles) ay isang pangkat ng metalloproteinases, na kilala bilang metalloproteases - disintegrins.

Kasama dito ang mga enzyme na pumutol o nag-aalis ng mga bahagi ng mga protina na hindi kasama sa cell ng lamad ng cell.

Ang ilang mga ADAM, lalo na sa mga tao, ay kulang sa isang functional na protease domain. Kabilang sa mga pangunahing pag-andar nito ang pagkilos sa spermatogenesis at fusion-ovum fusion. Ang mga ito ay isang mahalagang sangkap ng kamandag ng maraming mga ahas.

Iba pang mga pag-andar at pagbabago

Pagbabago ng protina

Ang mga metalloproteinases ay maaaring lumahok sa pagbabago (pagkahinog) ng ilang mga protina sa mga proseso ng post-translate.

Maaari itong mangyari kasabay ng, o kasunod na, ang synthesis ng target na protina o sa pangwakas na site kung saan ito naninirahan upang maisagawa ang pagpapaandar nito. Karaniwang nakamit ito sa pamamagitan ng cleavage ng isang limitadong bilang ng mga residue ng amino acid mula sa target na molekula.

Sa mas malawak na reaksyon ng cleavage, ang mga target na protina ay maaaring ganap na masiraan ng loob.

Epekto sa kalusugan

Ang anumang pagbabago sa paggana ng mga metalloproteinases ay maaaring magkaroon ng mga hindi kanais-nais na epekto sa kalusugan ng tao. Bilang karagdagan, ang ilang iba pang mga proseso ng pathological ay nagsasangkot sa ilang paraan ng pakikilahok ng mahalagang pangkat ng mga enzyme.

Halimbawa, ang Matrix metalloproteinase 2, ay may mahalagang papel sa pagsalakay, pag-unlad, at metastasis, kasama ang endometrial cancer. Sa iba pang mga kaso, ang pagbabago ng MME homeostasis ay naka-link sa arthritis, pamamaga, at ilang uri ng cancer.

Sa wakas, ang mga metalloproteinases ay nagtutupad ng iba pang mga pag-andar sa kalikasan na hindi direktang nauugnay sa pisyolohiya ng indibidwal na gumagawa ng mga ito. Para sa ilang mga hayop, halimbawa, ang paggawa ng mga lason ay mahalaga sa kanilang paraan ng kaligtasan.

Sa katunayan, ang kamandag ng maraming mga ahas ay naglalaman ng isang kumplikadong halo ng mga bioactive compound. Kabilang sa mga ito ang ilang mga metalloproteinases na nagdudulot ng pagdurugo, pagkasira ng tisyu, edema, nekrosis, bukod sa iba pang mga epekto sa biktima.

Mga nauugnay na mga pathology

Posibleng matukoy na ang mga enzyme ng pamilya ng MMP ay nakikilahok sa pagbuo ng iba't ibang mga sakit; sakit sa balat, vascular dysfunctions, cirrhosis, pulmonary emphysema, cerebral ischemia, arthritis, periodontitis, at cancer metastasis, bukod sa iba pa.

Ito ay pinaniniwalaan na ang mahusay na iba't ibang mga form na maaaring mangyari sa metalloproteinases ng matrix ay maaaring pabor sa pagbabago ng ilang mga mekanismo ng regulasyon ng genetic, sa gayon humahantong sa isang pagbabago sa genetic profile.

Upang mapigilan ang pagbuo ng mga pathologies na nauugnay sa MMP, ang iba't ibang mga inhibitor ng metallopreinases, parehong natural at artipisyal, ay ginamit.

Ang mga likas na inhibitor ay nakahiwalay sa maraming mga organismo ng dagat, kabilang ang mga isda, mollusks, algae, at bakterya. Ang mga sintetikong inhibitor, para sa kanilang bahagi, sa pangkalahatan ay naglalaman ng isang chelating group na nagbubuklod at hindi aktibo ang catalytic metal ion. Gayunman, ang mga resulta na nakuha sa mga therapy na ito, gayunpaman, ay hindi naging kumprehensibo.

Gumagamit ng therapeutic

Ang mga metalloproteinases ng matrix ay may ilang mga therapeutic na gamit. Ginagamit ang mga ito upang gamutin ang mga paso, pati na rin ang iba't ibang uri ng ulser. Ginamit din ang mga ito upang alisin ang peklat na tisyu at upang mapadali ang proseso ng pagbabagong-buhay sa mga transplants ng organ.

Mga Sanggunian

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. Walters, P. (2014) Molecular Biology of the Cell, 6 ^th Edition. Garland Science, Taylor & Francis Group. Abingdon-on-Thames, United Kingdom.
2. Caley, MP, Martins, VLC, O'Toole, EA (2015) Metalloproteinases at paggaling ng sugat. Pagsulong sa Wound Care, 4: 225-234.
3. Löffek, S., Schilling, O., Franzke, C.-W. (2011) Biological na papel ng metalikoproteinases ng matris: isang kritikal na balanse. European Journal sa paghinga, 38: 191-208.
4. Opalińska, M., Jańska, H. (2018) AAA proteases: mga tagapag-alaga ng mitochondrial function at homeostasis. Mga cell, 7: 163. doi: 10.3390 / cells7100163.
5. Rima, M., Alavi-Naini, SM, Karam, M., Sadek, R., Sabatier, J.-M., Fajloun, Z. (2018) Mga Vipers ng Gitnang Silangan: isang mayamang mapagkukunan ng mga molekulang bioactive. Mga Molekyul.