Metalloproteinase

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Einführungen

Metalloproteasen zeichnen sich durch die Fähigkeit aus, quantitative Metallionen zu binden, und beziehen sich auf Proteasen, die Metallionen in ihren aktiven Zentren enthalten. Eine Metalloprotease ist jede Protease, deren katalytischer Mechanismus Metalle umfasst. Die meisten Metalloproteasen benötigen Zink, einige benötigen jedoch Kobalt. Metallionen sind über drei Liganden an Proteine koordiniert. Die Liganden, die die Metallionen koordinieren, können je nach Histidin, Glutamat, Aspartat, Lysin und Arginin variieren. Der [Klärungsbedarf] vierte Ligand wird von einem instabilen Wassermolekül besetzt.

Funktionen

Metalloproteasen behalten während des Reinigungsprozesses immer quantitative Metallionen, die durch normale Methoden nicht entfernt werden können. Wenn jedoch ein chelatisierendes Mittel wie EDTA im Reinigungsprozess vorhanden ist, gehen auch die Metallionen verloren und damit die Enzymaktivität. Nur durch erneute Zugabe dieses Ions kann die Aktivität wiederhergestellt werden.

Zutaten

Einige Metalloproteasen und die Metallionen, die sie enthalten, sind: Trypsin (Ca), Pankreasrennet (Ca), Carboxypeptidase (Zn), neutrale Protease (Zn), thermophile bakterielle Protease (Ca, Zn) und Kollagenase (Ca, Zn). Der optimale pH-Wert dieser Enzyme liegt im Allgemeinen zwischen 7 und 9.

Metalloproteinasen und Wundheilung

Metalloproteasen sind sowohl in akuten als auch in chronischen Wunden vorhanden. Sie und ihre Inhibitoren spielen eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des Abbaus und der Ablagerung der extrazellulären Matrix, die für die Re-Epithelisierung von Wunden unerlässlich ist. Übermäßige Proteaseaktivität führt zu chronischen, nicht heilenden Wunden. Der rechtzeitige Ausdruck und die Aktivierung von Metalloproteasen in Wunden sind entscheidend für eine erfolgreiche Wundheilung. Die Metalloproteasen werden in acht Familien unterteilt und zeigen eine umfangreiche Homologie innerhalb dieser Familien. Diese Homologie führte teilweise zum anfänglichen Scheitern von Metalloproteasen-Inhibitoren in klinischen Studien und zur Entwicklung alternativer Ansätze zur Modulation der Metalloproteasenaktivität. Mausmodelle mit Metalloproteasen-Knockout zeigen veränderte Wundheilungsreaktionen, aber diese neigen dazu, subtile phänotypische Veränderungen zu sein, was auf eine Überlappung in der Substratspezifität der Metalloproteasen und eine Kompensation zwischen den Metalloproteasen hindeutet.

Regulation der Expression und Aktivität von Metalloproteinasen

Die Sekretion und Aktivität von Metalloproteinasen sind stark reguliert. In normalen Geweben wird Metalloprotease auf basalem Niveau (wenn überhaupt) exprimiert. Wenn eine Gewebeumgestaltung erforderlich ist (z. B. Wundheilung), können Metalloproteasen schnell exprimiert und aktiviert werden. Eine Vielzahl unterschiedlicher Zelltypen exprimiert Metalloproteasen innerhalb der Haut (keratinbildende Zellen, Fibroblasten, Endothelzellen und Entzündungszellen wie Monozyten, Lymphozyten und Makrophagen). Die Expression von Metalloproteasen kann als Reaktion auf eine Reihe von Signalen induziert werden, einschließlich Zytokinen, Hormonen und Kontakt mit anderen Zelltypen oder ECMs.

Metalloprotease-Inhibitoren

Metalloprotease-Inhibitoren kommen in vielen marinen Organismen vor, einschließlich Fischen, Kopffüßern, Weichtieren, Algen und Bakterien.

Tissue Inhibitor of Metalloproteinases 3 (TIMP3)

Tissue Inhibitor of Metalloproteinases 3 (TIMP3) ist unter den vier TIMPs einzigartig aufgrund seiner Bindungseigenschaften an die extrazelluläre Matrix (ECM) und einer breiten Palette von hemmenden Substraten, einschließlich Matrix-Metalloproteinasen (MMP), Unlinkern und Metalloproteinasen (ADAM), sowie einem plättchenreaktiven Proteinmotiv (ADAMTS). Neben seiner hemmenden Funktion gegenüber Metalloproteasen kann TIMP3 mit Proteinen im extrazellulären Raum interagieren, was zu einer Vielzahl von Funktionen führt.