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

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

MATRIZ EXTRACELULAR
La matriz extracelular regula el
desarrollo y la función de casi
todas las células en un organismo
metazoo.
Más aún, el desarrollo y el
funcionamiento normales de todos
los tipos celulares en un
organismo, dependen de las
interacciones con moléculas del
medio ambiente.
Las funciones de la matriz
extracelular en proveer orden en
el espacio extracelular, poseen
muchas funciones asociadas con el
establecimiento, la separación y el
mantenimiento de tejidos y
órganos diferenciados.
Por ejemplo:
• La matriz extracelular provee un sustrato para la
organización de células que se adhieren a él.
•Los componentes de esta matriz son esenciales
para la diferenciación celular, como en el caso del
epitelio mamario.
•Estos componentes incluyen ligandos que activan
caminos de señalización intracelulares, regulando
proliferación, supervivencia y diferenciación.
•Estos componentes se unen a factores de
crecimiento, etc.
El espacio entre las células, provisto por la
matriz extracelular, permite la migración
de las mismas y de los conos de
crecimiento.
La estructura ordenada, posibilitada por la
matriz extracelular, hace posible
establecer gradientes de moléculas que
dirigen el movimiento celular.
DEFINICION DE
MATRIZ EXTRACELULAR
Originalmente:
Se la definió morfológicamente como el material
extracelular, visible como fibrillas o láminas al
microscopio electrónico.
Actualmente:
Se la define incluyendo a todas las moléculas
secretadas 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 mueven
al colágeno asociado.
Alejamiento del complejo de adhesión focal de la
membrana.
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 matriz
extracelular
Las proteinasas que modifican la MEC y
las moléculas de la superficie celular, son
importantes en numerosos procesos
normales y patológicos.
Por ejemplo, existe mucha evidencia que
indica que estas proteinasas toman parte
en la fertilización normal, implantación,
embriogénesis, morfogénesis y
diferenciación, así como en inflamación,
reparación de heridas, ateroesclerosis,
etc.
Estas enzimas pueden ser exopeptidasas,
degradando a las proteínas por sus
extremos, o endopeptidasas, clivando los
enlaces peptídicos internos.
De acuerdo con su mecanismo de acción, las
endopeptidasas pueden clasificarse en 4
grupos:
-Serínproteinasas
-Cisteínproteinasas
-Aspártico proteinasas
-Metaloproteinasas
según los grupos catalíticos esenciales y la
sensibilidad a inhibidores.
Serínproteinasas (EC 3.4.21):
Poseen una tríada característica en su
sitio activo: histidina, aspártico y serina.
Cisteínproteinasas (EC 3.4.22):
Poseen una cisteína y una histidina y
requieren activación por reactivos
tiólicos.
Aspártico proteinasas (EC 3.4.23):
Posee dos aspárticos activos y un pH
óptimo acídico.
Metaloproteinasas (EC 3.4.24):
Coordinan un metal de transición
(generalmente zinc) en su sitio catalítico.
Cada una de las clases de proteinasas,
posee miembros capaces de clivar
moléculas específicas de la MEC y de la
superficie celular. También hay que notar
que, además de las proteinasas que
degradan MEC, también hay exo y
endoglicosidasas que contribuyen a la
degradación de la MEC, removiendo a los
glicosaminoglicanos y azúcares de los
proteoglicanos.
Metaloproteinasas de matriz
extracelular.
Constituyen un grupo multigénico de endopeptidasas
dependientes de Zinc y Calcio, con una extensa
homología de secuencia.
Hasta el momento se han descubierto 18 MMPs en
vertebrados y 16 homólogos humanos.
Las MMPs están reguladas por controles
transcripcionales positivos y negativos, por su
activación desde un estado latente y a través de la
influencia de inhibidores tisulares endógenos
(TIMPs).
Table 1. MMP Facts.
MMP
Alternative
Names
MMP-1
EC Number
Chromosome
Substrates
EC3.4.24.7
11q22-q23
Collagens (I, II, III, VII, VIII and X)17, 18; Gelatin; aggrecan19; hyaluronidasetreated versican20; proteoglycan link protein21; large tenascin-C22; α1antitrypsin/α1-proteinase inhibitor (α1-AT)23-25; α1-antichymotrypsin (α1ACHYM)24, 25; α2M; rat α1M; pregnancy zone protein; rat α1I3 (α1-inhibitor 3);
ovostatin; entactin (nidogen)26; MBP27; GST-TNF/TNF peptide28; LSelectin29; IL-1β30; serum amyloid A; IGF-BP532; IGF-BP333; MMP-234;
MMP-920
EC3.4.24.24
16q13
Collagens (I49, IV50, V, VII, X17, XI and XIV51); Gelatin; elastin50, 52;
fibronectin; laminin-1, laminin-553; galectin-354; aggrecan45; decorin55;
hyaluronidase-treated versican20; proteoglycan link protein21; osteonectin48;
MBP27; GST-TNF/TNF peptide28; IL-1β56; Aβ1-4056, 57v; Aβ10-2058; APP69559; α1AT25; prolysyl oxidase fusion protein60; IGF-BP532; IGF-BP333; FGF R161;
MMP-134; MMP-962; MMP-1363
•Collagenase
•Fibroblast
Collagenase
•Interstitial
Collagenase
MMP-2
•72-kDa
Gelatinase
•Gelatinase A
•Type IV
Collagenase
•Neutrophil
Gelatinase
MMP-3
•Stromelysin-1
•Transin
MMP-7
EC3.4.24.17
11q23
EC3.4.24.23
11q21-q22
Collagen IV82, 50 and X18; Gelatin82; aggrecan19; decorin55; proteoglycan
link protein21; fibronectin and laminin82; insoluble fibronectin fibrils83;
entactin26; large and small tenascin-C84; osteonectin48; β4 intergrin85;
elastin50; casein82; transferrin86; MBP27; α1-AT23; GST-TNF/TNF
peptide28; plasminogen65; MMP-173; MMP-287; MMP-973, 35, 88; MMP9/TIMP-1 complex88
EC3.4.24.34
11q21-q22
Collagens (I, II, III, V36, VII, VIII and X); Gelatin; aggrecan37, 38; α1-AT39;
α1-ACHYM16; α2-antiplasmin40; fibronectin41
•Matrilysin
•PUMP
MMP-8
•Neutrophil
Collagenase
•Collagenase I
Collagens (III, IV50, V, IX); Gelatin; aggrecan19, 66; versican and
hyaluronidase-treated versican20; perlecan46; decorin55; proteoglycan
link protein21; large tenascin-C23; fibronectin; laminin; entactin26, 67;
osteonectin48; elastin40; casein68; α1-AT23, 25; α1-ACHYM25;
antithrombin-III2525; α2M; ovostatin; Substance P; MBP27; GSTTNF/TNF peptide28; IL-1β30; serum amyloid A31; IGF-binding protein333; fibrinogen and cross-linked fibrin69; plasminogen70; MMP-1
“superactivation”71; MMP-2/TIMP-2 complex72; MMP-773; MMP-874;
MMP-975; MMP-1343
MMP-9
•92 kDa
Gelatinase>
•Gelatinase B
MMP-10
EC3.4.24.35
20q11.2-q13.1
EC3.4.24.22
11q22.3-q23
Collagens (III76, IV77, 50 and V76); Gelatin74; casein68, 76; aggrecan66;
elastin50; proteoglycan link protein21; MMP-168; MMP-877
22q11.2
Human enzyme: α1-AT78; α2M79; casein79; IGF-binding protein-180;
Mouse enzyme: α1-AT78; casein, laminin, fibronectin, gelatin,
collagen IV and carboxymethylated transferrin81
•Stromelysin-2
MMP-11
•Stromelysin-3
Collagens (IV50, V36, VII, X17 and XIV51); Gelatin; elastin50, 52;
galectin-354; aggrecan19; hyaluronidase-treated versican20;
proteoglycan link protein21; fibronectin31; entactin26; osteonectin48;
α1-AT23, 24; MBP27; GST-TNF/TNF peptide28; IL-1β30; Aβ1-4064;
plasminogen65
MMP-12
•Macrophage
Metalloelastase
MMP-13
11q22.2-q22.3
11q22.3
Collagens (I, II and III42, 43, IV, IX, X and XIV44); Gelatin, α1-ACHYM and
plasminogen activator inhibitor 244; aggrecan45; perlecan46; large
tenascin-C and fibronectin44; osteonectin47; MMP-948
14q11-q12
Collagen (I, II and III97, 98); Gelatin, casein, κ-elastin, fibronectin, laminin,
vitronectin and proteoglycans97-99; large tenascin-C, entactin98; α1-AT,
α M97; GST-TNF98; MMP-2100, 101; MMP-1363
2
•Collagenase-3
MMP-14
•MT-MMP-1
Collagen IV89; Gelatin89; elastin and κ-elastin60, 90; casein91; α1-AT89, 92;
fibronectin89; vitronectin89; laminin89; entactin93; proteoglycan monomer89,
77, 94; GST-TNF89; MBP89; fibrinogen94; fibrin95; plasminogen96
MMP-15
•MT-MMP-2
MMP-16
16q12.2-q21
Fibronectin, large tenascin-C, entactin, laminin, aggrecan, perlecan98;
GST-TNF98; MMP-2102, 103
8q21
Collagen III104; Gelatin, casein105; fibronectin; MMP-2102, 103
•MT-MMP-3
ND
MMP-17
•MT-MMP-4
MMP-19<
12q14
Gelatin107*, 108
MMP-20
ND
Amelogenin109
•Enamelysin
* assigned as MMP-18 in reference 107. MMP-18 has however subsequently been assigned as xenopus MMP
Un ejemplo: activador de
plasminógeno tipo uroquinasa (uPA)
y su receptor (uPAR).
uPA es una proteinasa de serina, con alta
especificidad para el plasminógeno, a quien cliva en
un sitio para dar plasmina.
La unión de uPA a su receptor en la superficie
celular, lo activa y protege contra los inhibidores
de activadores de plasminógeno, así como del
clivaje por plasmina, localizándolo a los sitios
focales.
De este modo, se piensa que indirectamente
cataliza la ruptura de la matriz extracelular, rompe
interacciones célula-matriz y promueve la
migración e invasión celular.
Además, los complejos uPA/uPAR interactúan con
integrinas, modulando las señales celulares, adhesión
y migración por medios que son independientes de la
actividad proteolítica.
•WX-UK1 (inhibidor de proteasas de
serina)
WX360 inhibe angiogénesis en un modelo de aorta de rata. A)
control B) tratado con WX-360 (antagonista del receptor).
INHIBIDORES TISULARES
DE
METALOPROTEINASAS
Los inhibidores tisulares de
metaloproteinasas (TIMPs), constituyen
una familia de, al menos 4 proteínas de
22-29 kDa, que inhiben específicamente
y reversiblemente a estas enzimas.
Doce residuos cisteína, completamente
conservados, forman 6 puentes
disulfuro intracatenarios, para dar una
estructura general de dos dominios y 6
“loops”.
Las diferencias entre los miembros de
las familias de dan en:
-Los dominios C-terminales (loops 4-6 y
cola libre)
-Las afinidades por y las actividades
específicas contra MMPs particulares
-La expresión en tejidos específicos
-La regulación transcripcional
-Los promotores génicos
Una porción del dominio N-terminal de los
TIMPs, se une claramente al sitio activo de
las MMP, dado que recombinantes
truncados en C-terminal, conteniendo
solamente los tres primeros loops, todavía
inhiben a las MMPs.
Otros hallazgos indican que tanto el
residuo N- como C-terminal de los
TIMPs contribuyen a la unión, mientras
que las propiedades inhibitorias derivan
del dominio N-terminal solamente y, en
particular, de la región que rodea al
primer nudo disulfuro.
Table 2. Methods for studying the involvement of MMPs in disease
Method
Advantages
Disadvantages
•MMP specific
•Does not measure protein or activity
Quantitative PCR
•Can measure changes in mRNA for multiple
MMPs in small samples
•High throughput
•Primers easy to design and test
Immunohistochemistry
•Can be MMP specific
•Can localize MMP expression
•Antibodies can cross react with other MMPs
•Does not discriminate active and inactive enzyme
•Labor intensive
•Low sensitivity
ELISA
•MMP specific
•High throughput of samples
•MMPs found in blood and tissue fluids
•High sensitivity possible
•May crossreact with other MMPs
•May detect inactive or inhibitor -complexed MMPs
•Can detect active MMP
•Can be very sensitive
•May not be specific for particular MMP
•Subject to sample interference
•MMP specific
•Costly
•Requires establishment of disease model in
knock out strain
•Knock out may be compensated for in
development
•Direct relevance to therapy
•MMP specific inhibitors have not yet been
described
Activity assays
Gene knock out in mice
MMP inhibitors in
models
MUCHAS GRACIAS POR SU
ATENCION