Матриксные металлопротеиназы

после активации разрушают компоненты внеклеточного матрикса.

ММП относятся к семейству цинк-зависимых эндопептидаз, способных разрушать все типы белков внеклеточного матрикса (ВКМ).
Своё название они получили из-за способности специфичеcки гидролизовать белки ВКМ.
Они принимают участие в обмене белков соединительной ткани, в процессах нормального развития и ремоделирования клеточного матрикса, эмбриогенезе, репарации тканей, неоангиогенезе, а также в процессах опухолевой трансформации и метастазирования.
Активно изучается роль ММП при ревматоидных артритах, остеоартритах, эндометриозе, аневризмах аорты, периодонтитах, аутоиммунных по- ражениях кожи, атероматозе и язвообразовании

г. В нем были описаны деполимеризующие ферменты, которые, как было предположено, могли способствовать росту опухоли, делая строму соеди- нительной ткани, а также мелкие кровеносные сосуды более рыхлыми. 13 лет спустя, в 1962 году, Gross J и Lapierre C [6] впервые обнаружили коллагеназу во время изучения деградации тройного спирального коллагена при метаморфозе хвоста головастика. Коллаген расщепляли с помощью фермента, известного как промежуточная коллагеназа. В 1968 г. этот фер- мент в неактивной форме, называемой про-ММП (также называемый зимогеном ММП), был выделен из хвоста головастика и человеческой кожи . Позже он был найден у позвоночных, насекомых (Drosophila melanogaster), нематод (Caenorhab ditiselegans), гидр (Hydra vulgaris) и растений (Arabidopsis) [6].Позднее были обнаружены и охарактеризованы другие ММП. Однако, как оказалось, многие вновь открытые ферменты были уже известны ранее или были найдены одновременно не связанными друг с другом группами учёных. Это приводило к тому, что одни и те же члены семейства ММП называли разными именами. В связи с этим, в 1989 году, Harris Ed Jr и его коллегами во время конференции «Destin Beach Matrix Metalloproteinase» было предложено использовать на- звание «матриксная металлопротеиназа» или «матрик- сина» для этого семейства ферментов. (Первая обзорная статья, где впервые упомянули название «матриксные металлопротеиназы», была написана Birkedal-Hansen H и опубликована в 1988 г.). Впоследствии, Междуна- родный союз биохимии и молекулярной биологии при- своил семейству название – «Matrix Metalloproteinases» и назначил каждому члену свой ферментный номер. К 1991 г. были названы и охарактеризованы ММП-1,-2, -3, -7, -8, -9 и -10, а также тканевые эндогенные ин- гибиторы ММП 1 и 2 типа (ТИММП-1 и -2) [7]. Путём ДНК-клонирования было показано, что коллагеназы и желатиназы нейтрофилов генетически отличны от тех же самых ферментов, синтезируемых фибробластами. Нейтрофильная коллагеназа была обозначена ММП-8 а желатиназа – ММП-9

были получены 3D структуры каталитических доменов ММП-1 и ММП-8 [9]. В 1995 г. удалось получить кристаллическую структуру у всей молекулы коллагеназы 1. В 1996–1997 гг. благодаря рентгеноструктурному анализу удалось получить 3D структуры комплексов каталитических доменов ММП-3 и ММП-8 с их ингибиторами [5].На данный момент при помощи того же метода и ЯМР-спектроскопии помимо ММП-1 и ММП-8 были выяснены структуры ММП-2, ММП-3, ММП-7, ММП-9, ММП-10, ММП-11, ММП-12, ММП-13, ММП-14 и ММП-16. Частичны были выяснены структуры про-ММП-3 и про-ММП-9, про-ММП-1 и про-ММП-2. Комплексы про-ММП-2 совмест- но с ТИММП-2 каталитического домена ММП-3 с кат–ТИММП-1, ММП-14 и кат–ТИММП-2 помогли понять механизм катализа и связывания субстрата при поиске новых ингибиторов [9].Благодаря новым методам исследования структур органических молекул оказалось возможным выяснить структуры ММП и их эндогенных ингибиторов, а также установить ряд общих особенностей. ММП состоит из следующих частей
Схематическое представление доменной структуры ММП человекаПримечания: Каталитический домен (CAT) с двумя ионами цинка (выделены розовым) и двумя ионами кальция (вы- делены жёлтым). Продомен (PRO) показан тёмно-жёлтым блокирует активный сайт. Линкерный пептид (LINKER) соединяет каталитический и гемопексиноподобный домен (HPX). Некоторые ММП показаны с расширением (EXT) на С-конце, которое не является мембранным якорем. МТ-ММП (МТ-петля) демонстрирует мембранный якорь, который является либо трансмембранной (TM) спиралью с небольшой цитоплазматической частью (CYTO), либо GPI-якорем (GPI). Фибронектиноподобные домены типа II (FIB1-3) показаны зелёным цветом

последовательность (сигнальный домен) из 18–20 аминокислотных остатков (АКО), отщепляющихся во время активации фермента, и так называемого «пропептида», содержащего около 80 АКО. В последнем находится последовательность PRCGxPD (пролин – аргинин – цистеин – глицин – остаток любой аминокислоты – пролин – остаток любой аминокислоты).
Эта последовательность несёт остаток цистеина, взаимодействующего с ионом Zn2+ в каталитическом домене. При этом образуется координационная связь и предотвращается связыва- ние молекулы воды с ионом металла, благодаря чему фермент может существовать в неактивной форме (проММП)

Включает активный Zn-связывающий сайт в котором ион металла связывают три остатка гистидина. После сайта следует стабилизирующая структура из ме- тионина, его восемь остатков образуют «метиониновую петлю», которая поддерживает структуру активного центра вокруг каталитического иона цинка.

задача состоит в том, чтобы соединять каталити- ческий домен с последующим гемопексиноподобным. Она может состоять из разных АКО, расположенных в произвольном порядке

Ответственен за специфичность при взаимодействии с белком. Раскручивает спирали в молекуле коллагена, попутно определяя её положение по отношению к ферменту. Именно на гемопекси- ноподобном домене происходит взаимодействие с тканевыми ингибиторами ММП

возникла необходи- мость их классификации. Сначала ММП были клас- сифицированы относительно их in vitro субстратной специфичности (внеклеточный матрикс). Однако не было понятно почему конкретные субстраты были протестированы относительно определённых ММП [3].Для того, чтобы фермент отнесли к семейству ММП, он должен отвечать следующим требованиям:1) протеолиз не менее одного компонента ВКМ;2) катализ, связанный с ионом Zn2+ в активном центре фермента;3) активация протеиназами или ртутьорганикой;4) ингибируется этилендиаминтетрауксусной кис- лотой (ЭДТА), 1,10-фенантролином и одним из тка-1 2. 2019 5ФАРМАКОКИНЕТИКА и фармАкодинамика невых эндогенных ингибиторов металлопротеиназ (ТИММП);5) кДНК фермента должна быть гомологична с кДНК MMП-1.Изначально предложенная классификация, за- ключающаяся в том, что протеиназа секретируется в про-формы, больше не применяется, в связи с откры- тием ММП-11 и ММП-28, которые внутриклеточно активируются фурином и секретируются в активных формах, а мембраны, связанные ММП, вообще не обязательно секретируются [13].Активность некоторых ММП проверялась на кол- лагене I типа, фибронектине и ламинине. Однако далеко не все ММП проверялись на таком количе- стве субстратов. В итоге получилось так, что первые 10 ММП имели широкую субстратную специфичность, в то время как для ММП, открытых позднее (напри- мер, ММП-28), идентифицировано или исследовано только несколько субстратов. Такая ограниченная классификация субстратов привела к возникновению ряда ошибочных представлений и упрощений в по- нимании разнообразия функций ММП [13].В результате были предложены две системы клас- сификации матриксных металлопротеиназ. Одна из них представляет собой 5 подсемейств: коллагеназы, желатиназы, стромелизины, митрилизины и мем- бранносвязанные ММП (МС-ММП). Недостаточно изученные относят в группу «другие ферменты» [14]. Всего на сегодняшний день известно 28 ферментов ММП (табл. 1).Другая классификации предложена (Huxley-Jones J.) в 2007 г. [16]. В геноме он идентифицировал гены, спо- собные кодировать ММП. На основании полученных данных он разделил ММП на шесть групп:A. Подгруппа А ММП-26 и ММП-28).B. Подгруппа B ММП-21 и ММП-23).C. Подгруппа C ММП-25).D. Подгруппа D ММП-3, ММП-8, ММП-12,ММП-13 и чьи гены в хромосоме 11q21–24).E. Подгруппа Е ММП-15, ММП-16 и которыеявляются мембранного типа.F. Подгруппа F (ММП-2, ММП-9 и ММП-20

отвечает за регуляцию фермента в его не- активной форме. [6]. В организме ММП синтезируются в виде проферментов (проММП), которые активиру- ются как протеолитически, так и непротеолитически соединениями ртути (HgCl2; 4-aминофенилацетат ртути), хаотропными агентами и додецилсульфатом натрия [19, 20]. В основном, активность фермента регулируется благодаря наличию пропептида. Он вза- имодействует с цинком в каталитическом домене, образуя координационную связь. Молекула воды, находящаяся в пропептиде, не связывается с ионом цинка, следовательно, не происходит катализа и рас- щепления субстрата, из-за чего фермент и остаётся в неактивной форме. Чтобы ММП активировались, необходимо отщепить пропептид от каталитического домена. Зачастую это достигается автокатализом или взаимодействием с другими ММП .

из минерализованного матрикса дентина, они способны гидролизовать органическую матрицу деминерализованного дентина.