As metalopeptidases de matriz (MMPs), tamén chamadas metaloproteinases de matriz ou matrixinas, son metaloproteinases endopeptidases que son dependentes do calcio e conteñen zinc; outros membros da familia son as adamalisinas, serralisinas e astacinas. As MMPs pertencen a unha gran superfamilia de proteases coñecida como a superfamilia da metzincina.Matrix Metalloproteinases: Its implications in cardiovascular disorders

En conxunto, estes encimas poden degradar todos os tipos de proteínas da matriz extracelular, pero tamén poden procesar outras moléculas bioactivas. están implicadas na clivaxe de receptores da superficie celular, a liberación de ligandos apoptóticos (como o ligando FAS), e a inactivación de quimiocinas/citocinas. As MMPs tamén se cre que exercen importantes funcións en comportamentos celulares como a proliferación celular, migración celular (adhesión/dispersión), diferenciación, anxioxénese, apoptose e defensa do hóspede.

Foron descritas primeiramente en vertebrados (1962), incluíndo os humanos, pero despois atopáronse en invertebrados e plantas. Distínguense doutras endopeptidases pola súa dependencia de ións metálicos como cofactores, a súa capacidade de degradar a matriz extracelular e as súas secuencias de ADN evolutivas específicas.

Recentemente, as metaloproteinases de matriz propuxéronse como marcadores de moitas condicións patolóxicas pola súa capacidade de degradar compoñentes da matriz extracelular e remodelar tecidos. Por tanto, informouse de que as MMPs son un dos principais factores da progresión do cancro e a formación de metástases. Isto conduciu a un emerxente campo de investigación sobre o desenvolvemento de biosensores para a detección de ditos encimas.

Historia As MMPs foron descritas inicialmente por Jerome Gross e Charles Lapiere (1962), que observaron a actividade encimática (degradación da hélice tripla do coláxeno) durante a metamorfose dos cágados, situando unha cola de cágado nunha placa d matriz de coláxeno. Por tanto, o encima recibiu o nome de colaxenase intersticial (MMP-1).

Posteriormente, foi purificado da pel humana (1968), e recoñeceuse que se sintetizaba como un cimóxeno.

O "interruptor de cisteína" foi descrito en 1990.

Estrutura As MMPs teñen uns dominios estruturais comúns. Os tres dominios comúns son o propéptido, o dominio catalítico e o dominio C-terminal similar á hemopexina, que está ligado ao dominio catalítico por unha rexión bisagra flexible.

O propéptido As MMPs son sintetizadas inicialmente como cimóxenos inactivos cun dominio propéptido que debe ser eliminado para que o encima estea activo. O dominio propéptido forma parte do "interruptor de cisteína". Este contén un residuo de cisteína conservado que interacciona co zinc no sitio activo e prevén a unión e a clivaxe do substrato, mantendo o encima na súa forma activa. Na maioría das MMPs, o residuo de cisteína está na secuencia conservada PRCGxPD. Algunhas MMPs teñen un sitio de clivaxe de convertase prohormona (similar á furina) que forma parte do seu dominio, que, cando se cliva, activa o encima. A MMP-23A e a MMP-23B inclúen un segmento transmembrana neste dominio.

O dominio catlítico

As estruturas de cristalografía de raios X de varios dominios catalíticos de MMP mostraron que este dominioo é unha esfera achatada que mide 35 x 30 x 30 Å (3.5 × 3 x 3 nm). O sitio activo é unha fenda de 20 Å (2 nm) que discorre a través do dominio catalítico. Na parte do dominio catalítico que forma o sitio activo hai un ión Zn2+ importante cataliticamente, que está ligado a tres residuos de histidina que se encontran na secuencia conservada HExxHxxGxxH. Por tanto, esta secuencia é o motivo de unión ao zinc.

As xelatinases, como MMP-2, incorporan módulos de fibronectina tipo II inseridos inmediatamente antes no motivo de unión ao zinc no dominio catalítico.

A rexión bisagra

O dominio catalítico está conectado ao dominio C-terminal por unha bisagra flexible ou rexión de ligazón. Ten ata 75 aminoácidos de longo, e non ten estrutura determinable.

O dominio C-terminal similar á hemopexina miniatura|O dominio C-terminal similar á hemopexina da MMP9 PDB 1itv O dominio C-terminal ten semellanzas estruturais coa proteína do soro sanguíneo hemopexina. Ten unha estrutura de propulsor β de catro pas. As estruturas de propulsor β proprocionan unha gran superficie plana que se pensa está implicada en interaccións proteína-proteína. Isto determina a especificidade de substrato e é o sitio para a interacción co TIMP (inhibidor tisular de metaloproteinases, do inglés tissue inhibitor of metalloproteinases). O dominio similar á hemopexina está ausente en MMP-7, MMP-23, MMP-26 e nas plantas e nematodos. As MMPs unidas a membrana (MT-MMPs) están ancoradas á membrana plasmática por medio dun dominio transmembrana ou dominio de ancoraxe GPI.

Mecanismo catalítico

Publicáronse tres mecanismos catalíticos para estes encimas:

No primeiro mecanismo, Browner M.F. e colegas propuxeron o mecanismo de catálise básico, levado a cabo polo residuo de glutamato conservado e o ión Zn2+. No segundo mecanismo, chamado mecanismo de Matthews, Kester e Matthews suxeriron unha interacción entre unha molécula de auga e o Zn2+ durante ae catálise ácido-básica. No terceiro mecanismo, chamado mecanismo de Manzetti, Sergio Manzetti e colegas proporcionaron evidencias de que era improbable unha coordinación entre a auga e o zinc durante a catálise e suxeriron un terceiro mecanismo no que participa na catalise unha histidina do motivo HExxHxxGxxH ao permitir que o Zn2+ adopte un estado case penta-coordinado, pola súa disociación del. Neste estado, o Zn2+ está coordinado cos dous átomos de oxíxeno do ácido glutámico catalítico, o átomo do oxixeno do carbonilo do substrato e os dous residuos de histidina, e pode polarizar o átomo de oxíxeno do ácido glutámico, próximo ao enlace escindible e indúceo a actuar como doante de electróns reversible. Isto forma un estado de transición oxianión. Neste estado, unha molécula de auga actúa no enlace disociado escindible e completa a hidrolización do substrato.

Clasificación miniatura|400px|Clasificación funcional das metaloproteinases de matriz. As MMPs poden subdividirse de varias maneiras.

Clasificación evolutiva

Utilizáronse métodos bioinformáticos para comparar as secuencias primarias das MMPs que suxiren os seguintes agrupamentos evolutivos das MMPs: MMP-19 MMPs 11, 14, 15, 16 e 17 MMP-2 e MMP-9 Todas as demais MMPs

A análise de dominios catalíticos illados suxire que os dominios catalíticos evolucionaron adicionalmente despois de que estaban xa diferenciados os principais grupos, como tamén indican as especificidades de substrato dos encimas.

Clasificación funcional Os agrupamentos utilizados máis habitualmente para as MMPs están baseados parcialmente na avaliación histórica da especificidade de substrato das MMPs e en parte na súa localización celular. Estes grupos son: colaxenases, elatinases, estromalisinas e MMPs de tipo membrana (MT-MMPs).

As colaxenases poden degradar o coláxeno fibrilar de tripla hélice en distintivos fragmentos de 3/4 e 1/4. Estes coláxenos son os principais compoñentes do óso, cartilaxe e dentina, e, de feito, as MMPs son os únicos encimas de mamíferos coñecidos que poden degradalos. As colaxenases son as número 1, 8, 13 e 18. Ademais, a número 14 tamén pode clivar o coláxeno fibrilar e hai probas de que a número 2 pode realizar a colaxenólise. En MeSH, a lista actualizada de colaxenases inclúe a 1, 2, 8, 9 e 13. A colaxenase 14 figura no MeSH, pero non está listada como encima colaxenase, e a 18 está ausente de dita lista. Os principais substratos das xelatinases son o coláxeno tipo IV e a xelatina, e estes encimas distínguense pola presenza dun dominio adicional inserido no dominio catalítico. Esta rexión para a unión á xelatina está situada inmediatamente antes do motivo de unión ao zinc e forma unha unidade de pregamento separada que non altera a estrutura do dominio catalítico. As xelatinases son as número 2 e 9. As estromalisinas mostran unha ampla capacidade de clivar proteínsas da matriz extracelular, mais non poden clivar o coláxeno fibrilar de tripla hélice. Os tres membros canónicos deste grupo denomínanse cos números 3, 10 e 11. Hai seis MMPs de tipo membrana (o número 14, o 15, o 16, o 17, o 24 e o 25) que teñen un sitio de clivaxe de furina no propéptido, que é unha característica tamén compartida pola número 11.

Non obstante, está cada vez máis claro que estas divisións son un tanto artificiais, xa que hai varias MMPs que non se axeitan ben a ningún dos grupos tradicionais.

Xenes Xene Nome Alias Localización Descrición MMP1 Colaxenase intersticial CLG, CLGN segregada Entre os seus substratos están: Col I, II, III, VII, VIII, X, xelatina. MMP2 Xelatinase-A, 72 kDa xelatinase segregada Entre os seus substratos están: xelatina, Col I, II, III, IV, Vii, X. MMP3 Estromalisina 1 CHDS6, MMP-3, SL-1, STMY, STMY1, STR1 segregada Entre os seus substratos están: Col II, IV, IX, X, XI, xelatina. MMP7 Matrilisina, PUMP 1 MMP-7, MPSL1, PUMP-1 segregada Asociada a membrana por unión ao colesterol sulfato de membranas celulares, entre os seus substratos están: fibronectina, laminina, Col IV, xelatina. MMP8 Colaxenase de neutrófilo CLG1, HNC, MMP-8, PMNL-CL segregada Entre os seus substratos están: Col I, II, III, VII, VIII, X, agrecán, xelatina. MMP9 Xelatinase-B, 92 kDa xelatinase CLG4B, GELB, MANDP2, MMP-9 segregada Entre os seus substratos están: xelatina, Col IV, V. MMP10 Estromalisina 2 SL-2, STMY2 segregada Entre os seus substratos están: Col IV, laminina, fibronectina, elastina. MMP11 Estromalisina 3 SL-3, ST3, STMY3 segregada A MMP-11 mostra máis semellanza coas MT-MMPs, é activable pola convertase e é segregada xeralmente asociada a MMMPs activables por convertase. Entre os seus substratos están: Col IV, fibronectina, laminina, agrecán. MMP12 Metaloelastase de macrófago HME, ME, MME, MMP-12 segregada Entre os seus substratos están: elastina, fibronectina, Col IV. MMP13 Colaxenase 3 CLG3, MANDP1, MMP-13 segregada Entre os seus substratos están: Col I, II, III, IV, IX, X, XIV, xelatina. MMP14 MT1-MMP MMP-14, MMP-X1, MT-MMP, MT-MMP 1, MT1-MMP, MT1MMP, MTMMP1, WNCHRS asociada á membrana MMMP transmembrana tipo-I; entre os seus substratos están: xelatina, fibronectina, laminina MMP15 MT2-MMP MT2-MMP, MTMMP2, SMCP-2, MMP-15, MT2MMP asociada á membrana MMP transmembrana tipo-I; entre os seus substratos están: xelatina, fibronectina, laminina. MMP16 MT3-MMP C8orf57, MMP-X2, MT-MMP2, MT-MMP3, MT3-MMP asociada á membrana MMP transmembrana tipo-I; entre os seus substratos están: xelatina, fibronectina, laminina. MMP17 MT4-MMP MT4-MMP, MMP-17, MT4MMP, MTMMP4 asociada á membrana Unida ao glicosil fosfatidilinositol; entre os seus substratos están: fibrinóxeno, fibrina. MMP18 Colaxenase 4, xcol4, colaxenase de Xenopus – Non se coñece ningún ortólogo humano. MMP19 RASI-1, ocasionalmente denominada estromolisina-4 MMP18, RASI-1, CODA – MMP20 Enamelisina (do esmalte) AI2A2, MMP-20 segregada MMP21 X-MMP MMP-21, HTX7 segregada MMP23A CA-MMP asociada á membrana De cisteina transmembrana tipo-II. MMP23B – MIFR, MIFR-1, MMP22, MMP23A asociada á membrana De cisteina transmembrana tipo-II. MMP24 MT5-MMP MMP-24, MMP25, MT-MMP 5, MT-MMP5, MT5-MMP, MT5MMP, MTMMP5 asociada á membrana MMP transmembrana tipo-I. MMP25 MT6-MMP MMP-25, MMP20, MMP20A, MMPL1, MT-MMP 6, MT-MMP6, MT6-MMP, MT6MMP, MTMMP6 asociada á membrana Unida ao glicosil fosfatidilinositol. MMP26 Matrilisina-2, endometase – MMP27 MMP-22, C-MMP MMP-27 –