Teóricas Dr. Juan C. Calvo (2003) Archivo 1 (PDF)

Las funciones de la matrizextracelular en proveer orden enel espacio extracelular, poseenmuchas funciones asociadas con elestablecimiento, , la separación y elmantenimiento de tejidos yórganos diferenciados.

Originalmente:Se la definió morfológicamente como el materialextracelular, , visible como fibrillas o láminas almicroscopio electrónico.Actualmente:Se la define incluyendo a todas las moléculassecretadas que son inmovilizadas fuera de la célula.

Sección transversal de acinos con morfología normal.

Sección transversal de células de cáncer mamario y matriz extracelular.

Acercamiento de la imagen anterior.

Complejo de adhesión focal en la membrana celular.

La integrina se une a la fibronectina.

Todas las integrinas se unen a la fibronectina y muevenal colágeno asociado.

Alejamiento del complejo de adhesión focal de lamembrana.

Vuelta a la sección transversal de la célula tumoral.

Vista cercana al núcleo.

Visión completa del núcleo.

Racimo celular con morfología cambiada.

Papel de proteasas de matrizextracelular

Las proteinasas que modifican la MEC ylas moléculas de la superficie celular, , sonimportantes en numerosos procesosnormales y patológicos.

Por ejemplo, existe mucha evidencia queindica que estas proteinasas toman parteen la fertilización normal, implantación,embriogénesis, morfogénesis ydiferenciación, así como en inflamación,reparación de heridas, ateroesclerosis,etc.

Estas enzimas pueden ser exopeptidasas,degradando a las proteínas por susextremos, , o endopeptidasas, clivando losenlaces peptídicos internos.

De acuerdo con su mecanismo de acción, lasendopeptidasas pueden clasificarse en 4grupos:-Serínproteinasas-Cisteínproteinasas-Aspárticoproteinasas-Metaloproteinasassegún los grupos catalíticos esenciales y lasensibilidad a inhibidores.

Serínproteinasas (EC 3.4.21):Poseen una tríada característica en susitio activo: histidina, aspártico y serina.Cisteínproteinasas (EC 3.4.22):Poseen una cisteína y una histidina yrequieren activación por reactivostiólicos.

Aspártico proteinasas (EC 3.4.23):Posee dos aspárticos activos y un pHóptimo acídico.Metaloproteinasas (EC 3.4.24):Coordinan un metal de transición(generalmentezinc) en su sitio catalítico.

Cada una de las clases de proteinasas,posee miembros capaces de clivarmoléculas específicas de la MEC y de lasuperficie celular. También hay que notarque, además de las proteinasas quedegradan MEC, también hay exo yendoglicosidasas que contribuyen a ladegradación de la MEC, removiendo a losglicosaminoglicanos y azúcares de losproteoglicanos.

Metaloproteinasas de matrizextracelular.

Constituyen un grupo multigénico de endopeptidasasdependientes de Zinc y Calcio, , con una extensahomología de secuencia.Hasta el momento se han descubierto 18 MMPs envertebrados y 16 homólogos humanos.Las MMPs están reguladas por controlestranscripcionales positivos y negativos, por suactivación desde un estado latente y a través de lainfluencia de inhibidores tisulares endógenos(TIMPs).

Table 1. MMP Facts.MMPAlternativeNamesEC NumberChromosomeSubstratesMMP-1•Collagenase•FibroblastCollagenase•InterstitialCollagenaseEC3.4.24.711q22-q23Collagens (I, II, III, VII, VIII and X) 17, 18 ; Gelatin; aggrecan 19 ; hyaluronidasetreatedversican 20 ; proteoglycan link protein 21 ; large tenascin-C 22 ; α 1-antitrypsin/α 1-proteinase inhibitor (α 1-AT) 23-25 ; α 1-antichymotrypsin (α 1-ACHYM) 24, 25 ; α 2M; rat α 1M; pregnancy zone protein; rat α 1I 3(α 1-inhibitor 3);ovostatin; entactin (nidogen) 26 ; MBP 27 ; GST-TNF/TNF peptide 28 ; L-Selectin 29 ; IL-1β 30 ; serum amyloid A; IGF-BP5 32 ; IGF-BP3 33 ; MMP-2 34 ;MMP-9 20MMP-2•72-kDaGelatinase•Gelatinase A•Type IVCollagenase•NeutrophilGelatinaseEC3.4.24.2416q13Collagens (I 49 , IV 50 , V, VII, X 17 , XI and XIV 51 ); Gelatin; elastin 50, 52 ;fibronectin; laminin-1, laminin-5 53 ; galectin-3 54 ; aggrecan 45 ; decorin 55 ;hyaluronidase-treated versican 20 ; proteoglycan link protein 21 ; osteonectin 48 ;MBP 27 ; GST-TNF/TNF peptide 28 ; IL-1β 56 ; Aβ 1-4056, 57v; Aβ 10-2058; APP 69559; α 1-AT 25 ; prolysyl oxidase fusion protein 60 ; IGF-BP5 32 ; IGF-BP3 33 ; FGF R1 61 ;MMP-1 34 ; MMP-9 62 ; MMP-13 63

MMP-3•Stromelysin-1•TransinEC3.4.24.1711q23Collagens (III, IV 50 , V, IX); Gelatin; aggrecan 19, 66 ; versican andhyaluronidase-treated versican 20 ; perlecan 46 ; decorin 55 ; proteoglycanlink protein 21 ; large tenascin-C 23 ; fibronectin; laminin; entactin 26, 67 ;osteonectin 48 ; elastin 40 ; casein 68 ; α 1-AT 23, 25 ; α 1-ACHYM 25 ;antithrombin-III 2525 ; α 2M; ovostatin; Substance P; MBP 27 ; GST-TNF/TNF peptide 28 ; IL-1β 30 ; serum amyloid A 31 ; IGF-binding protein-3 33 ; fibrinogen and cross-linked fibrin 69 ; plasminogen 70 ; MMP-1“superactivation” 71 ; MMP-2/TIMP-2 complex 72 ; MMP-7 73 ; MMP-8 74 ;MMP-9 75 ; MMP-13 43MMP-7•Matrilysin•PUMPEC3.4.24.2311q21-q22Collagen IV 82, 50 and X 18 ; Gelatin 82 ; aggrecan 19 ; decorin 55 ; proteoglycanlink protein 21 ; fibronectin and laminin 82 ; insoluble fibronectin fibrils 83 ;entactin 26 ; large and small tenascin-C 84 ; osteonectin 48 ; β4 intergrin 85 ;elastin 50 ; casein 82 ; transferrin 86 ; MBP 27 ; α 1-AT 23 ; GST-TNF/TNFpeptide 28 ; plasminogen 65 ; MMP-1 73 ; MMP-2 87 ; MMP-9 73, 35, 88 ; MMP-9/TIMP-1 complex 88MMP-8•NeutrophilCollagenase•Collagenase IEC3.4.24.3411q21-q22Collagens (I, II, III, V 36 , VII, VIII and X); Gelatin; aggrecan 37, 38 ; α 1-AT 39 ;α 1-ACHYM 16 ; α 2-antiplasmin 40 ; fibronectin 41

MMP-9•92 kDaGelatinase>•Gelatinase BEC3.4.24.3520q11.2-q13.1Collagens (IV 50 , V 36 , VII, X 17 and XIV 51 ); Gelatin; elastin 50, 52 ;galectin-3 54 ; aggrecan 19 ; hyaluronidase-treated versican 20 ;proteoglycan link protein 21 ; fibronectin 31 ; entactin 26 ; osteonectin 48 ;α 1-AT 23, 24 ; MBP 27 ; GST-TNF/TNF peptide 28 ; IL-1β 30 ; Aβ 1-4064;plasminogen 65MMP-10•Stromelysin-2EC3.4.24.2211q22.3-q23Collagens (III 76 , IV 77, 50 and V 76 ); Gelatin 74 ; casein 68, 76 ; aggrecan 66 ;elastin 50 ; proteoglycan link protein 21 ; MMP-1 68 ; MMP-8 77MMP-11•Stromelysin-322q11.2Human enzyme: α 1-AT 78 ; α 2M 79 ; casein 79 ; IGF-binding protein-1 80 ;Mouse enzyme: α 1-AT 78 ; casein, laminin, fibronectin, gelatin,collagen IV and carboxymethylated transferrin 81

MMP-12•MacrophageMetalloelastase11q22.2-q22.3Collagen IV 89 ; Gelatin 89 ; elastin and κ-elastin 60, 90 ; casein 91 ; α 1-AT 89, 92 ;fibronectin 89 ; vitronectin 89 ; laminin 89 ; entactin 93 ; proteoglycan monomer 89,77, 94; GST-TNF 89 ; MBP 89 ; fibrinogen 94 ; fibrin 95 ; plasminogen 96MMP-13•Collagenase-311q22.3Collagens (I, II and III 42, 43 , IV, IX, X and XIV 44 ); Gelatin, α1-ACHYM andplasminogen activator inhibitor 2 44 ; aggrecan 45 ; perlecan 46 ; largetenascin-C and fibronectin 44 ; osteonectin 47 ; MMP-9 48MMP-14•MT-MMP-114q11-q12Collagen (I, II and III 97, 98 ); Gelatin, casein, κ-elastin, fibronectin, laminin,vitronectin and proteoglycans 97-99 ; large tenascin-C, entactin 98 ; α 1-AT,α 2M 97 ; GST-TNF 98 ; MMP-2 100, 101 ; MMP-13 63

MMP-15•MT-MMP-216q12.2-q21Fibronectin, large tenascin-C, entactin, laminin, aggrecan, perlecan 98 ;GST-TNF 98 ; MMP-2102, 103MMP-16•MT-MMP-38q21Collagen III 104 ; Gelatin, casein 105 ; fibronectin; MMP-2102, 103MMP-17•MT-MMP-4NDMMP-19

Un ejemplo: activador deplasminógeno tipo uroquinasa (uPA)y su receptor (uPAR(uPAR).

uPA es una proteinasa de serina, , con altaespecificidad para el plasminógeno, , a quien cliva enun sitio para dar plasmina.La unión de uPA a su receptor en la superficiecelular, , lo activa y protege contra los inhibidoresde activadores de plasminógeno, así como delclivaje por plasmina, localizándolo a los sitiosfocales.De este modo, , se piensa que indirectamentecataliza la ruptura de la matriz extracelular, rompeinteracciones célula-matrizy promueve lamigración e invasión celular.

Además, los complejos uPA/uPAR interactúan conintegrinas, modulando las señales celulares, adhesióny migración por medios que son independientes de laactividad proteolítica.

•WX-UK1 (inhibidor de proteasas deserina)

WX360 inhibe angiogénesis en un modelo de aorta de rata. A)control B) tratado con WX-360 (antagonista del receptor).

INHIBIDORES TISULARESDEMETALOPROTEINASAS

Los inhibidores tisulares demetaloproteinasas (TIMPs),constituyenuna familia de, al menos 4 proteínas de22-2929 kDa, que inhiben específicamentey reversiblemente a estas enzimas.

Doce residuos cisteína, completamenteconservados, forman 6 puentesdisulfuro intracatenarios, para dar unaestructura general de dos dominios y 6“loops”.

Las diferencias entre los miembros delas familias de dan en:-Losdominios C-terminales(loops 4-646 ycola libre)-Lasafinidades por y las actividadesespecíficas contra MMPs particulares-Laexpresión en tejidos específicos-Laregulación transcripcional-Lospromotores génicos

Una porción del dominio N-terminal de losTIMPs, , se une claramente al sitio activo delas MMP, dado que recombinantestruncados en C-terminal,Cconteniendosolamente los tres primeros loops, todavíainhiben a las MMPs.

Otros hallazgos indican que tanto elresiduo N- como C-terminal de losTIMPs contribuyen a la unión, mientrasque las propiedades inhibitorias derivandel dominio N-terminalsolamente y, enparticular, de la región que rodea alprimer nudo disulfuro.

Table 2. Methods for studying the involvement of MMPs in diseaseMethodQuantitative PCRImmunohistochemistryELISAActivity assaysGene knock out in miceMMP inhibitors inmodelsAdvantages•MMP specific•Can measure changes in mRNA for multipleMMPs in small samples•High throughput•Primers easy to design and test•Can be MMP specific•Can localize MMP expression•MMP specific•High throughput of samples•MMPs found in blood and tissue fluids•High sensitivity possible•Can detect active MMP•Can be very sensitive•MMP specific•Direct relevance to therapyDisadvantages•Does not measure protein or activity•Antibodies can cross react with other MMPs•Does not discriminate active and inactive enzyme•Labor intensive•Low sensitivity•May crossreact with other MMPs•May detect inactive or inhibitor -complexed MMPs•May not be specific for particular MMP•Subject to sample interference•Costly•Requires establishment of disease model inknock out strain•Knock out may be compensated for indevelopment•MMP specific inhibitors have not yet beendescribed

MUCHAS GRACIAS POR SUATENCION