金属蛋白水解酶
金属蛋白水解酶
金属蛋白水解酶是一类依赖于金属离子参与催化反应的酶类，其催化活性需要金属离子的存在。常见的金属离子包括镁离子、锌离子、铁离子、钴离子等。金属蛋白水解酶在生物体内发挥着重要的生理作用，包括消化吸收、代谢调节、细胞信号传递等。不同的金属蛋白水解酶具有不同的催化机制和底物特异性，因此在医药、生物工程等领域具有广泛的应用前景。例如，锌离子相关的金属蛋白水解酶已被应用于治疗糖尿病、癌症等疾病。
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饲用金属蛋白酶的研究和应用(上篇-下篇)
饲用金属蛋白酶的研究和应用（上篇） 1 引言 蛋白水解酶(protease)可分为内肽酶(endopeptidase)和外肽酶(exopeptidase) 两大类。内肽酶根据其活性基团类型一般可分为5类，即：丝氨酸蛋白酶(EC 3.4.21)、半胱氨酸蛋白酶(EC3.4.22)、天门冬氨酸蛋白酶(EC 3.4.23)、苏氨酸蛋白酶(EC 3.4.25) 和金属蛋白酶(EC 3.4.24)[1]。 在自然界中，金属蛋白酶主要存在于动物体内或由微生物分泌，伍久林等[2]（2008）从鲤鱼（Cyprinus carpio）肌肉中分离纯化到一种金属蛋白酶，史劲松等[3]（2006）报道冰川耐冷菌（Bacillus cereus SYP-A2-3）可分泌冷适性金属蛋白酶。目前的研究表明，金属蛋白酶除了对蛋白质具有比较强的分解能力外，还对温度、pH值以及高金属离子浓度环境具有较强的耐受力[2-4]。因此，金属蛋白酶作为饲料添加剂在养殖动物上应用具有很大的优势。但由于目前在该领域金属蛋白酶的研究报道并不多，因此，笔者将结合源自蜘蛛肠道内共生微生物HY-3所分泌的金属蛋白酶——蜘蛛酶（Arazyme?），对此类酶制剂的特性进行介绍。 2 金属蛋白酶的定义及特性 2.1金属蛋白酶（Metalloprotease）的定义 活性中心中含有金属离子的蛋白水解酶的总称。在这类酶中，金属离子被氨基酸残基紧密地结合在一起，构成活性中心，这个金属离子对于酶活性是很重要的。对于不同的金属蛋白酶，其包含的金属离子也有所不同，主要是Ca2+和Zn2+。一些金属蛋白酶以及所包含的金属离子见表1。 表1 金属蛋白酶及所包含的金属离子 金属蛋白酶所包含的金属离子 羧肽酶A Zn2+ 羧肽酶B Zn2+ 胶原酶Ca2+、Zn2+ 热溶素Zn2+ 蜘蛛酶Zn2+ 2.2 金属蛋白酶的特性 2.2.1 金属蛋白酶的催化机制依赖于含金属离子的活化中心 金属蛋白酶主要是一类Zn2+依赖性的蛋白水解酶，其活性中心除金属离子外，还需要其他氨基酸残基参与。未活化的金属蛋白酶在前肽上有半胱氨酸通过配位键与Zn2+相连，激活时此键打开，其活化方式有以下几种途径：（1）氨基酸残基被金属离子、疏基试剂或氧化剂作用或修饰；（2）受促溶剂（KI）和去垢剂（SDS）作用而引起多肽改变；（3）被丝氨酸或半胱氨酸蛋白酶裂解，失去一小分子肽段；（4）自身激活[5]。 图1显示的是金属离子（Zn2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Co2+）对蜘蛛酶相对酶活性的影响，其中Zn2+对蜘蛛酶活性的影响最大，在5mM Zn2+时蜘蛛酶的相对活性是无Zn2+存在时的4倍，而其他的几种金属离子也都不同程度的激活了蜘蛛酶的活性；虽然当Cu2+的浓度达到10mM时，蜘蛛酶相对酶活出现下降，但是也维持在原酶活性（100%）。 1
基质金属蛋白酶13-是一种Zn 2+依赖的基质金属蛋白酶,主要在结缔组织中表达
基质金属蛋白酶13-是一种Zn 2+依赖的基质金属蛋白酶，主要在结缔组织中表达 基质金属蛋白酶13-是一种Zn 2+依赖的基质金属蛋白酶，主要在结缔组织中表达，骨关节炎病程中基质金属蛋白酶13主要由软骨细胞表达，其对Ⅱ型胶原蛋白的水解作用比其他胶原酶更强。在骨关节炎中，机械损伤刺激首先造成了软骨细胞对一些细胞因子的表达，其中最主要的是白细胞介素1和肿瘤坏死因子α。通过与软骨细胞表面配体的结合，诱导一系列的蛋白磷酸化，从而激活细胞内基质金属蛋白酶13的基因，造成基质金属蛋白酶13的转录和翻译。在基质金属蛋白酶13大量表达后，软骨基质中的Ⅱ型胶原蛋白被大量分解，导致软骨基质的破坏和降解，软骨细胞直接暴露在炎性介质中，进一步出现软骨细胞的变性和死亡，引起骨关节炎的临床症状。 学术术语来源--- 体外冲击波治疗兔膝骨关节炎：白细胞介素1β及基质金属蛋白酶13的表达 文章亮点： 实验结果特征性的显示了低能量体外冲击波治疗膝骨关节炎的机制可能是通过减少关节软骨白细胞介素1β、基质金属蛋白酶13水平，降低Ⅱ型胶原的降解，从而有利于软骨基质的合成，保护关节软骨。 关键词： 组织构建；骨组织工程；体外冲击波；骨关节炎；白细胞介素1β；基质金属蛋白酶子13 主题词： 低能量冲击波；骨关节炎, 膝；白细胞介素1β；基质金属蛋白酶13 摘要 背景：白细胞介素1β和基质金属蛋白13能促进软骨细胞的分解代谢，抑制软骨细胞的合成修复能力，引起细胞外基质的降解，在骨关节炎的发生中有十分重要的作用。 目的：观察体外冲击波对兔膝骨关节炎软骨细胞中白细胞介素1β和基质金属蛋白酶13表达的影响。 方法：将30只新西兰兔随机分为治疗组、模型组、对照组，每组10只。治疗组和模型组均采用改良伸直位固定6周，制备兔膝骨关节炎模型。治疗组造模后给予体外冲击波治疗1次，能流密度0.1 mJ/mm2，冲击次数1 000次。对照组不作任何处理。各组兔于治疗后4周处死，取膝关节液和关节软骨。苏木精-伊红染色和甲苯胺蓝染色法检测各组膝关节病理学形态改变，采用酶联免疫吸附法测定关节液白细胞介素1β水平，免疫组化法检测白细胞介素1β和基质金属蛋白酶13的表达。 结果与结论：治疗组和模型组关节液白细胞介素1β水平较对照组明显增高(P < 0.01)，治疗结束后治疗组关节液白细胞介素1β水平较模型组下降(P < 0.05)。治疗组和模型组软骨组织Mankin 评分较对照组明显增高 (P < 0.01)，治疗结束后治疗组软骨组织Mankin评分较模型组下降(P < 0.05)。治疗组和模型组软骨细胞白细胞介素1β和基质金属蛋白酶13阳性表达率较对照组明显增高(P < 0.01)，治疗结束后治疗组软骨细胞白细胞介素1β和基质金属蛋白酶13阳性表达率较模型组下降(P < 0.05)。结果可见体外冲击波能下调膝骨关节炎软骨细胞白细胞介素1β和基质金属蛋白酶13的表达，促进Ⅱ型胶原和蛋白聚糖的合成，从而对膝骨关节炎起防治作用。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；
蛋白酶
由上海雅曦(国际)斯诺美授权生物医学技术服务中心营销A21部提供 蛋白酶 科技名词定义 中文名称： 蛋白酶 英文名称： protease;proteinase 其他名称： 蛋白水解酶(proteolytic enzyme) 定义： 催化蛋白质中肽键水解的酶。根据酶的活性中心起催化作用的基团属性，可分为：丝氨酸/苏氨酸蛋白酶(编号：EC 3.4.21.-/EC 3.4.25.-)、巯基蛋白酶(编号：EC 3.4.22.-).、金属蛋白酶(编号：EC 3.4.24.-)和天冬氨酸蛋白酶(编号：EC 3.4.23.-)等。 所属学科： 生物化学与分子生物学（一级学科）；酶（二级学科） 简介 protease 水解蛋白质肽键的一类酶的总称。按其水解多肽的方式，可以将其分为内肽酶和外肽酶两类。内肽酶将蛋白质分子内部切断，形成分子量较小的月示和胨。外肽酶从蛋白质分子的游离氨基或羧基的末端逐个将肽键水解，而游离出氨基酸，前者为氨基肽酶后者为羧基肽酶。按其活性中心和最适pH值，又可将蛋白酶分为丝氨酸蛋白酶、巯基蛋白酶、金属蛋白酶和天冬氨酸蛋白酶。按其反应的最适pH值，分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶。工业生产上应用的蛋白酶，主要是内肽酶。 蛋白酶广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。微生物蛋白酶，主要由霉菌、细菌，其次由酵母、放线菌生产。 催化蛋白质水解的酶类。种类很多，重要的有胃蛋白酶、胰蛋白酶、组织蛋白酶、木瓜蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶等。蛋白酶对所作用的反应底物有严格的选择性，一种蛋白酶仅能作用于蛋白质分子中一定的肽键，如胰蛋白酶催化水解碱性氨基酸所形成的肽键。蛋白酶分布广，主要存在于人和动物消化道中，在植物和微生物中含量丰富。由于动植物资源有限，工业上生产蛋白酶制剂主要利用枯草杆菌、栖土曲霉等微生物
基质金属蛋白酶9(MMP—9)的研究及临床应用进展
基质金属蛋白酶9（MMP—9）的研究及临床应用进展 基质金属蛋白酶9（MMP-9）属于基质金属蛋白酶超家族成员中明胶酶的一种，又称明胶酶B，因其作用底物广泛，表达细胞众多参与多种疾病及恶性肿瘤的侵袭和转移而备受重视，成为最近国际国内研究的焦点之一。因此，深入了解MMP-9及其与疾病的关系有助于疾病的及时发现、诊断和治疗。本文就其生物学特点、检测技术及临床应用进行了综述。 标签：基质金属蛋白酶9；检测技术；临床应用 基质金属蛋白酶（MMPs）是一类活性依赖于锌离子和钙离子的蛋白水解酶，其主要的生理作用是降解细胞外基质。现已发现26种MMPs（MMP-1～26），称为MMP家族，MMPs几乎能降解细胞外基质的所有成分，如胶原、明胶、黏性蛋白、纤维黏连蛋白、蛋白多糖等，参与人体许多生理和病理过程[1]。在MMPs 中MMP-9，属于基质金属蛋白酶超家族成员中明胶酶的一种，是人体内最重要的蛋白酶之一。 1 MMP-9的生物学特点[2-3] 1.1概述MMP-9是MMPs家族成员之一，是Reponen和Sahlbergl994年在小鼠胚胎发育中的破骨细胞内发现的。分子量Mr92×103，根据作用底物又名明胶酶B，依据发现的先后顺序MMP-9又名基质金属蛋白酶9，主要作用是保持酶的稳定性。MMP-9前体可由单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、血管平滑肌细胞、内皮细胞、泡沫细胞、成纤维细胞、小胶质细胞及肿瘤细胞等分泌，在87位氨基酸残基或附近被酶解激活，参与炎性反应、组织构形、创伤修复、基质结合的生长因子的动员及细胞因子的表达。 1.2 MMP-9的基因结构和功能人MMP-9基因全长26000bp，位于20q11.2～q13.1，含有13个外显子和12个内含子，编码相对分子质量为92×103的蛋白。MMP-9的启动子区位点，人的MMP-9启动子区还有核因子κB、表达序列标签结合位点和转化生长因子β控制元件。MMP-9表达的原始调控是在转录水平上，这些启动子区的特定反应元件是多种刺激调控MMP-9的最终作用靶点。 1.3 MMP-9的蛋白结构和功能MMP-9的蛋白组成从N端到C端主要包括信号肽序列、前肽序列、催化域（包含锌离子结合位点）、纤维粘连蛋白样功能域（可结合明胶）和Ⅴ型胶原样功能域（提供多种低聚糖结合位点）。Ⅴ型胶原样功能域为MMP-9所特有，借此与MMP-2（即明胶酶A）相区别，而前肽序列在MMP-9的酶原活化中有重要作用。MMP-9是降解Ⅳ型胶原的最主要成员之一，其底物包括变性的Ⅰ型胶原（凝胶）、天然Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ和Ⅺ型胶原、纤维蛋白原、层粘连蛋白及多功能蛋白聚糖等。 1.4 MMP-9的活性调节MMP-9在机体内的激活、表达及对底物的分解均受到严格调控。在正常成人体内，其表达水平很低，但在特定的生理或病理重塑过
基质金属蛋白酶MMP
基质金属蛋白酶MMP 【摘要】目的：探讨基质金属蛋白酶(MMP2)在糖尿病视网膜病变(DR)发生发展 中的作用及其机制. 方法：用链脲佐菌素诱导苍鼠糖尿病模型，提取视网膜中总RNA， 半定量RTPCR观察视网膜中MMP2 mRNA表达情况，HE染色观察光镜下视网膜的形态特征及变化，血清学检测苍鼠血清甘油三酯(TG)，总胆固醇(TC)和电化学发光法检测胰岛素 水平等变化. 结果：糖尿病苍鼠不仅表现为高血糖,还表现为高TG血症. 视网膜中MMP2 mRNA表达呈升高趋势, 与正常对照组相比 于造模后16 wk末时即差异具有统计学意义(). 结论：此为研究基质金属蛋白酶参与DR 的发病机制提供了依据. 【关键词】糖尿病视网膜病变；RTPCR；基质金属蛋白酶；糖尿病苍鼠 0引言 糖尿病视网膜病变的发生机制至今尚 未完全阐明，细胞外基质的代谢异常被认为是发生DR时血管功能障碍的病理学基础.
基质金属蛋白酶是一类Zn2+依赖的蛋白水 解酶，参与ECM的降解代谢. 本研究应用链脲佐菌素诱导苍鼠糖尿病模型，观察视网膜中MMP2表达情况，为研究其在DR中的作用提供依据. 1材料和方法 诱导苍鼠糖尿病模型8 wk雄性仓鼠,体质量110～130 g,禁食12 h后,腹腔注射STZ 溶液40 mg/kg体质量,连续3 d. 德国拜耳公司快速血糖仪测定尾尖血空服血糖(氧化酶试纸法),血糖稳定7 d后,选用血糖 mmol/L的仓鼠为糖尿病(DM)仓鼠(13只). 实验持续16 wk,每2 wk测仓鼠体质量,血糖. 正常对照组(NC)仓鼠(10只)予腹腔注射等 体积柠檬酸钠柠檬酸缓冲液. 石蜡切片HE染色与观察取眼球固定后标本常规脱水，石蜡包埋，做5 μm连续切片，按HE染色常规操作进行，观察每组视网膜在光镜下的形态特征及其变化. 血清学检测全自动生化分析仪测定仓 鼠静脉血血清甘油三酯(TG)和总胆固醇(TC). 电化学发光法检测胰岛素水平.
金属蛋白酶
金属蛋白酶 基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)是一类结构中含Zn2+和Ca2+的蛋白水解酶类，主要参与细胞外基质的代谢。它们在血管形成、伤口愈合、肿瘤浸润和纤维化等方面起着重要的作用，因此备受关注.1.1分类和功能目前已发现的基质金属蛋白酶已经超过14种，主要分为五类：间质胶原酶类，可降解间质胶原(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原)，包括MMP1、MMP8和MMP3；另一类为Ⅳ型胶原酶/明胶酶等，可降解基底膜Ⅳ型胶原和变性的间质胶原(明胶)，包括MMP2和MMP9；第三类为基质分解素类，可降解蛋白多糖、层粘连蛋白、纤维连接蛋白和Ⅳ型胶原，包括MMP3、MMP7和MMP10；第四类为膜型金属蛋白酶类(membrane-type MMP3,MT-MMPs)，是最近克隆克出来的MMP家庭新成员，并迅速成为研究热点，它包括MMP14、MMP15、MMP16和MMP17。膜型金属蛋白酶类有双重功效：激活MMP2酶原(proMMP2)，降解细胞外基质；第五类包括MMP11和MMP12。 1.2 特性基质金属蛋白酶类有许多共同的特性；(1)其催化机制依赖于含锌离子的活化中心；(2)以酶原形式泌出； (3)酶原需经蛋白酶等水解和修饰后才有活性；(4)结构相似，cDNA序列上显示同源性；(5)能裂解一种或多种细胞外基
质；(6)可被金属蛋白酶组织抑制剂(tissue inhibitor of metalloprotein-ase,TIMPs)或螯合剂EDTA所抑制。 1.3 金属蛋白酶组织抑制剂TIMPs同MMPs活性的主要抑制剂，目前已发现的有TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3和TIMP-4四型。关于TIMP的作用机理，可能是通过其17～19位上的亮氨酸—缬氨酸—异亮氨酸与MMP的S1′-S2′-S3′区结合，与MMP第16位上天冬氨酸残基的羧基和其活性中心的锌结合，从而抑制其活性。TIMP不仅能与酶的催化位点结合，使酶失活，还能与酶原的某些位点结合，阻止酶原活化。
组织金属蛋白酶及其抑制因子与肝纤维化
组织金属蛋白酶及其抑制因子与肝纤维 化 （作者:___________单位: ___________邮编: ___________） 【摘要】基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)是体内重要的水解酶之一，几乎能降解细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的所有成分;基质金属蛋白酶组织抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinasas，TIMPs )是MMPs的内源性抑制系统。近年来发现，MMPs/TIMPs调节失衡与肝纤维化的关系密切，可从多方面影响肝纤维化的形成。通过干扰MMPs与TIMPs基因的表达，研究肝纤维化的发病机制和药物治疗是有希望的途径。 【关键词】 MMPs ;TIMPs; 肝纤维化 肝纤维化是许多慢性肝病的共同病理过程，是细胞外基质(ECM)的合成与降解失衡，导致在细胞间质的过度沉积[1-4 ]，肝组织结构改建。许多细胞因子参与了这一过程，但是MMPs是最重要的一种[5]。MMPs 几乎能降解细胞外基质(ECM) 的所有成分，而其天然抑制剂-基质金属蛋白酶抑制剂(TIMPs)能与MMPs成员结合成复合物抑制其活性[6]。二者的调节异常将引起ECM合成或降解的失衡，与各种器官纤维化疾病密切相关。研究发现，通过调节MMPs与TIMPs基因的表达
来治疗肝纤维化是肝纤维化治疗的新途径。本文就MMPs/TIMPs与肝纤维化的关系及治疗前景作一综述。 1 MMPs分类、功能、结构及活性的调控 MMPs是一组基质金属蛋白酶。MMPs在肝内主要由肝星状细胞(HSC) 和 Kupffer细胞表达分泌，参与细胞外基质降解的一类锌-钙离子依赖的内源性蛋白水解酶家族，因其需要Ca2+、Zn2+等金属离子作为辅助因子而得名，是迄今为止发现的唯一能分解纤维类胶原的酶，几乎能降解除多糖以外的所有ECM成分，在生理病理过程中发挥着重要的作用。MMPs家族由24种成员组成，其中有23种存在于人体中。 1. 1 MMPs 可被分成六类[7] (1) 胶原酶类。主要包括MMP-1、MMP-8、MMP-13和MMP-18。它们能够降解间质胶原(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原)，也能消化许多别的ECM及可溶性蛋白[5]。 MMP-1又称成纤维细胞型，是人类主要的间质胶原酶，结缔组织细胞、肝内HSC、肝细胞、枯否氏细胞均有分泌，分解底物为胶原蛋白 (ⅢIⅡ)。而MMP-13是鼠类主要的间质胶原酶。MMP-8又称中性粒细胞胶原酶，主要降解Ⅰ型胶原。(2) 明胶酶类(gelatinases)。包括MMP-2(明胶酶A)及MMP-9(明胶酶B)。它们可降解明胶(变性胶原)和Ⅳ、Ⅴ和Ⅺ型胶原、层粘连蛋白、蛋白聚糖等。MMP-2和胶原酶类以相似的方式可以降解I,Ⅱ,和Ⅲ型胶原，但其活性较MMP-1弱[8]。(3) 基质分解素(strogylisin)。主要包括MMP-3、MMP-10和MMP-11，仅有MMP-3在肝脏中存在。底物广泛，包括蛋白多糖、层粘蛋白、纤维连接蛋白、
基质金属蛋白酶在心血管疾病临床研究中的进展情况
基质金属蛋白酶在心血管疾病临床研究中的进展情况 基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是一类含有Zn2+和Ca2+的蛋白水解酶，主要参与细胞外基质的代谢，在血管形成、伤口愈合、肿瘤浸润和纤维化等方面起着重要的作用。所有的MMPs具有以下特征：（1）可以降解细胞外基质（extracellular matrix，ECM）成分；（2）由细胞以酶原的形式进行分泌；（3）活性中心都含有锌离子；（4）需要钙离子维持酶的稳定性；（5）需要适当酸碱度才能被活化；（6）可被特异性组织型基质金属蛋白酶抑制剂（tissue inhibitor of matrix metalloproteins，TIMPs）抑制[1]。MMPs可特异性的降解血管壁的成分，在心血管疾病的发生和发展过程中起到了非常重要的作用。目前已发现MMPs约有26种，根据其作用底物的不同，分为五类：间质胶原酶类（MMP-1、MMP-8 、MMP-3），可降解Ⅰ、ⅡⅢ型胶原；另一类它们分享结构区域。Ⅳ型胶原酶/明胶酶等，可降解基底膜如MMP-2、MMP-9；第三类为基质分解素类，可降解蛋白多糖、层粘连蛋白、纤维连接蛋白等、第四类为膜型金属蛋白类；第五类包括MMP11和MMP12。MMPs一般是以酶原形式被细胞合成并分泌到胞外或表达于细胞表面，属于分泌性酶原。 1酶原的激活形式 MMPs主要是以酶原的形式分泌到胞外，经蛋白酶水解后变为活化状态。目前发现的激活机制有：通过MT-MMP激活、细胞内激活[2]。MMPs 最初激活往往涉及纤溶酶、胰蛋白酶、弹性蛋白酶、激肽释放酶等。其中，纤溶酶被认为是体内最强大的生理激活剂。 2基质金属蛋白酶抑制剂 目前发现的有TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3 TIMP-4四种亚型[3]。TIMP的作用机理可能是通过其17-19位上的亮氨酸-缬氨酸-异亮氨酸与MMP的1，2，3区结合，与MMP第16位上的天冬氨酸残基的羧基和其活性中心锌结合，从而阻止酶原活化[4]。 3 MMPs与急性冠脉综合症 急性冠脉综合症（ACS）包括：不稳定性心绞痛、急性非Q波性心肌梗死及急性Q波心肌梗死。斑块破裂基础上合并血栓的形成被认为是ACS形成的主要原因[5，6]。许多病理过程参与了斑块破裂的过程，包括炎症、血流动力学变化、管壁应力与血管收缩及斑块组织的不稳定变化等等。MMPs是细胞外基质降解酶，可通过降解斑块的纤维帽，而在ACS发病机制中起着决定性作用[7]。Ⅳ型胶原是粥样斑块基底膜和纤维帽的重要组成部分，MMP2对其降解可促进中膜内平滑肌细胞向内膜迁移，加速动脉粥样硬化的进程[8，9]。Pollanen等[10]通过对276例尸检的冠状动脉标本分析，显示冠状动脉复杂病变区与MMP2启动子基因有关。在年龄大于53岁的患者中，高启动子活性的基因型与低活性型相比，其复杂病变面积大。Kai[11]等人研究发现ACS患者MMP9的血浆水平明显增高，
基质金属蛋白酶（MMPs）种类及功能
基质金属蛋白酶（MMPs）种类及功能 基质金属蛋白酶（MMPs）,1962年首先被确定为一种胶原蛋白水解酶，在蝌蚪尾巴的吸收过程中导致ECM蛋白降解。属于metzincins 超家族，是一类锌依赖性内肽酶，可降解ECM的各种蛋白质组分。 1、MMP家族结构特点 在脊椎动物中，MMP家族由28个成员组成，至少23个在人体组织中表达，其中14个在脉管系统中表达。基质金属蛋白酶通常根据其底物和其结构域的组织结构分为胶原酶（collagenases）、明胶酶（gelatinases）、溶血素（stromelysins）、基质溶素（matrilysins）、膜型MMPs（membrane-type (MT)-MMPs）和其他MMP。MMP家族有一个共同的核心结构。典型的MMPs由大约80个氨基酸的前肽、170个氨基酸的金属蛋白酶催化结构域、可变长度的连接肽或铰链区和约200个氨基酸的血红素蛋白结构域组成。膜型MMPs（MT-MMPs）通常具有跨膜结构域和胞质结构域。MMP-17和-25有一个糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚。MMP-23可通过其II型信号锚处于潜在的非活性形式，并且具有富含半胱氨酸和免疫球蛋白样脯氨酸的区域（图1）。
图1. MMP亚型及其结构 2 、基质金属蛋白酶细胞来源及细胞学功能 基质金属蛋白酶是由多种组织和细胞产生。MMP由促炎细胞和子宫胎盘细胞分泌，包括成纤维细胞、成骨细胞、内皮细胞、血管平滑肌、巨噬细胞、中性粒细胞、淋巴细胞和细胞滋养细胞等。真皮成纤维细胞和白细胞是MMP的主要来源，尤其是MMP-2。血小板是MMP-1、MMP-2、MMP-3和MMP-14的重要来源。 它们存在于大多数结缔组织中。MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-7、MMP-8、MMP-9、MMP-12、MMP-13以及MT1-MMP 和MT3-MMP在各种血管组织和细胞中表达。 MMPs通常以非活性的proMMP形式分泌，它被包括其他MMP 在内的各种蛋白酶裂解为活性形式。MMPs降解ECM中的各种蛋白质底物，包括胶原蛋白和弹性蛋白。MMPs促进细胞增殖、迁移和分化，
基质金属蛋白酶-2及其诱导因子在肿瘤发展中的作用
基质金属蛋白酶-2及其诱导因子在肿瘤发展中的作用[摘要] 基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)是一大类锌依赖性 内肽酶总称,能降解细胞外基质(extracellular matrix, ECM),参与胚胎发育、白细胞移行、创伤修复、肿瘤发生和发展等多种生理病理过程。该类酶与肿瘤的关系主要表现在介导细胞与细胞、细胞与基质间相互作用,促进瘤细胞移行和血管生成等关键环节。其中MMP-2是基质金属蛋白酶家族的重要成员,它与细胞外基质金属蛋白酶诱导因子(extracellular matrix metalloproteinase inducer,EMMPRIN)一道,在肿瘤侵袭转移和血管生成过程中发挥了举足轻重的作用。作者主要综述近年MMP-2及其EMMPRIN在肿瘤中的研究进展。 ［关键词］基质金属蛋白酶-2; 细胞外基质金属蛋白酶诱导因子; 血管生成; 肿瘤; 综述 MMPs是一组锌离子依赖的内肽酶,最早由Gross等［1］于1962年从蝌蚪尾巴中分离得到,因它可以水解Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型胶原蛋白而被命名为间质胶原酶。近年发现,MMPs除了水解细胞外基质还参与生长因子释放、细胞表面分子修饰等众多生理病理活动。MMPs家族至少含有28个成员,这些成员之间在基本结构上具有30％～50％的同源性。根据催化底物的不同将MMPs分为5类：(1) 胶原酶,亦称间质胶原酶,包括MMP-1、MMP-3、MMP-8等；(2) 明胶酶,包括MMP-2和MMP-9;(3) 间质溶解素,催化底物广泛还能激活其他MMPs；(4) 膜型基质金属蛋白酶(MT-MMPs),在激活MMP-2中起重要的作用；(5) 其他MMPs。除膜型基质金属蛋白酶外,MMPs皆以无活性的前体形式被合成,并以可溶性形式分泌,需要水解成为活性形式。MMPs活性受组织抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinases,TIMPs)所抑制。 1 MMP-2的一般特点 MMP-2在体内分布广泛,包括间质细胞、内皮细胞和上皮细胞在内的绝大部分细胞均有表达,相对分子质量为72 000,亦称为明胶酶A。MMP-2以无活性的前体形式被分泌,经水解后修饰为相对分子质量为62 000的活性形式,它可以水解Ⅳ、Ⅴ、Ⅰ、Ⅲ型胶原、层黏联蛋白和弹力蛋白。MMP-14(MT1-MMP)与组织基质金属蛋白酶抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinase-2, TIMP-2)协同作用催化MMP-2成为活性形式［2-3］。MMP-2在内皮细胞的激活依赖于“胞膜依赖”的机制,而在成纤维细胞和肿瘤细胞需形成“proMMP-2、TIMP-2和MT1-MMP”三联分子复合体,将pro-MMP-2转化为相对分子质量64 000的中间体,然后通过自身激活形成相对分子质量62 000的活性形式［4］。 2 MMP-2与肿瘤进展 肿瘤的发展有4个关键节点,即瘤细胞移行、侵袭、转移和血管生成均依赖与微环境间的相互作用,而MMPs则是关键效应分子。MMP-2的作用主要表现在
金属蛋白酶在癌症中的免疫调节作用
金属蛋白酶在癌症中的免疫调节作用 前言 金属蛋白酶（MP）是一个在其活性中心具有金属离子的大型蛋白酶家族。根据结构域的不同，金属蛋白酶可分为多种亚型，主要包括基质金属蛋白酶（MMPs）、解整合素金属蛋白酶（ADAMs）以及具有血栓反应蛋白基序的ADAMs（ADAMTS）。它们具有蛋白质水解、细胞粘附和细胞外基质重塑等多种功能。 金属蛋白酶在多种类型的癌症中表达，并通过调节信号转导和肿瘤微环境参与涉及肿瘤发生、发展、侵袭和转移的许多病理过程。因此，更好地了解MP在癌症免疫调节中的表达模式和功能将有助于开发更有效的癌症诊断和免疫治疗方法。 MP的结构和表达 基质金属蛋白酶（MMP） 在脊椎动物中，MMP家族由28个成员组成，至少23个在人体组织中表达，其中14个在脉管系统中表达。基质金属蛋白酶通常根据其底物和其结构域的组织结构分为胶原酶（MMP1、MMP8、MMP13）、明胶酶（MMP2、MMP9）、溶血素（MMP3、MMP10、MMP11）、基质溶素（MMP7、MMP26）、膜型MMPs （MT MMPs）或其他MMPs。MMP家族有一个共同的核心结构。典型的MMPs由大约80个氨基酸的前肽、170个氨基酸的金属蛋白酶催化结构域、可变长度的连接肽或铰链区和约200个氨基酸的血红素蛋白结构域组成。 不同类型的MMP具有不同于典型MMP的特定结构特征。例如，MT MMPs缺乏前结构域，而MMP7、MMP26和MMP23缺乏Hpx 结构域和连接肽。此外，MMP2和MMP9包含纤连蛋白的三个重复。MMPs中的这些不同结构域、模块和基序参与与其他分子的相互作用，从而影响或决定MMP活性、底物特异性、细胞和组织定位。 MMPs已在多种人类癌症中检测到，MMPs的高表达通常与大多
基质金属蛋白酶与心肌梗死后心室重塑关系研究进展
基质金属蛋白酶与心肌梗死后心室重塑关系研究进展左心室重塑是一个由神经激素、机械因素及基因等多因素调控的，心室大 小、形态及功能不断发生改变的过程。基质金属蛋白酶（MMPs）是一组重要的蛋白水解酶家族，是降解细胞外基质的王要介质，MMPs的正常表达及MMPs/ TIMP（组织金属蛋白酶抑制剂）适当的比例是维持心肌心脏结构正常的重要因素。进一步研究MMPs将为临床实践提供新的理论基础。 急性心肌梗死（Acute myocardial infarction，AMI）是严重威胁人们生命健康的疾病，心肌梗死后可导致心室重塑。心室重塑是由多因素调控的心室大小、形态、功能及细胞、分子和细胞外基质（extracellular matrixc，ECM）等不断发生改变的过程。ECM在维持心脏结构、功能的完整性方面起着非常重要的作用，而ECM成分的合成或代谢失衡被认为是引起心室重塑的主要因素之一。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases ，MMPs）是一组重要的蛋白水解酶，心肌中的MMPs能特异性地降解ECM，是降解ECM的推动力量。目前大量研究表明，MMPs及其内源性抑制剂（tissue ihnibitor of metalloproteinases，TIMPs）在心肌梗死后心室重塑中起着重要作用。因此，从MMPs着手研究防治心室重塑将为改善心肌梗死预后提供新思路。现拟就MMPs、TIMPs对于心肌梗死后心室重塑的作用及研究新进展做一综述。 1 MMPs概述 1.1 MMPs一般特性MMPs是一组Zn2+依赖性以降解ECM成分为主要的作用的内肽酶家族。迄今为止，已发现其家族成员25个。通常情况下，按其对ECM 底物特异性及基本结构的差异，MMPs家族可分为以下几组。第1组：间质胶原酶（Collagenses包括MMP-1、MMP-8、MMP-13、MMP-18），主要降解Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ胶原纤维；第2组：明胶酶（Gelat-inases包括MMP-2、MMP-9），主要降解明胶基膜的Ⅳ型胶原；第3组：间质溶解素（Stromelysins包括MMP-3、MMP-10、MMP-11），可分解多数ECM主要成分；第4组：基质溶解因子（Matrilysins包括基质溶解因子-1，MMP-7和基质溶解因子-2，MMP-26），其特征是缺乏血红素结合蛋白域，降解ECM成分；第5组：膜型基质金属蛋白酶（Membrane-Type，MT-MMPs包括MMP-14、MMP-15、MMP-16、MMP-17、MMP-24、MMP-25），能降解许多ECM成分并激活其他MMPs；第6组：其他类型的MMPs[1-3]。 1.2 MMPs的共同特征MMPs存在以下6个共同特征：（1）以酶原的形式被分泌到ECM中，在适当的条件下被激活而发挥作用；（2）降解EMC成分；（3）其活性部位都含有锌离子；（4）均需要Ca2+保持其稳定性；（5）在中性PH值下发挥作用；（6）其作用能被TIMPs以1：1的比例结合后活性被抑制所抑制[4]。 1.3 MMPs的调节已经证明MMPs活性在基因转录、酶原合成、酶活化三个水平上受多种因素调节。
蛋白酶 水解 肽键
蛋白酶水解肽键 1. 引言 蛋白酶是一类能够水解蛋白质的酶，它们在生物体内起着重要的调控和代谢功能。蛋白质是生物体内最重要的大分子有机化合物之一，它们由氨基酸通过肽键连接而成。蛋白酶能够通过水解肽键来降解蛋白质，从而参与到细胞的代谢过程中。 本文将详细介绍蛋白酶的结构和分类、水解肽键的机制以及其在生物体内的重要作用。 2. 蛋白酶的结构和分类 蛋白酶按照其催化机制和结构特征可以分为多个类别，包括丝氨酸蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、金属蛋白酶等。这些不同类型的蛋白酶具有不同的底物特异性和反应条件。 丝氨酸蛋白酶是一类主要以丝氨酸残基为催化残基的蛋白酶，它们通过氢键和离子键的相互作用来催化肽键的水解。胰凝乳蛋白酶是一类以胰凝乳蛋白为底物的蛋白酶，它们通过特定的催化残基来切割胰凝乳蛋白的肽链。金属蛋白酶则是一类依赖金属离子辅助催化的蛋白酶，它们利用金属离子来稳定过渡态反应中间体，从而促进肽键的水解。 3. 肽键水解机制 肽键是连接氨基酸残基的共价键，具有较高的稳定性。蛋白酶通过特定的催化残基来降低肽键水解所需的能量，从而实现对蛋白质的降解。 在丝氨酸蛋白酶中，丝氨酸残基通过形成氢键和离子键与底物中肽链上C=O和N-H 之间相互作用，形成一个稳定的过渡态结构。在这个结构中，丝氨酸残基与底物中C=O之间形成的氢键使得肽键处于易水解的状态，从而促进肽链的切割。 胰凝乳蛋白酶通过特定的催化残基来切割胰凝乳蛋白的肽链。这些催化残基通常是具有亲核性的残基，如组氨酸或赖氨酸。它们与底物中的特定位点形成共价键，从而导致肽链的切割。 金属蛋白酶依赖金属离子来稳定过渡态反应中间体。金属离子通过配位作用与底物中的特定位点相互作用，形成一个稳定的过渡态结构。这个结构使得肽键处于易水解状态，从而促进肽链的切割。 4. 蛋白酶在生物体内的作用 蛋白酶在生物体内起着重要的调控和代谢功能。它们参与到细胞内外蛋白质降解、信号转导、免疫应答等多个生物过程中。
新型金属蛋白酶ADAMTS家族研究进展
新型金属蛋白酶ADAMTS家族研究进展 摘要含Ⅰ型血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶ADAMTSs ( a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs)是一类新的Zn2+依赖的金属蛋白酶家族, 广泛存在于哺乳动物和无脊椎动物体内。从1997年发现第一个ADAMTSs家族成员以来, 迄今共有19个成员被发现,在保持凝血系统的稳态、器官生成、炎症、生育等方面有重要作用。尽管其中大部分酶的功能尚不清楚, 但已有研究显示该家族成员与多种疾病密切相关。ADAMTSs与基质金属蛋白酶MMPs、解聚蛋白样金属蛋白酶ADAM s同属金属蛋白酶家族, 但在结构组成、组织细胞分布、底物作用的特异性、酶活性的调节等方面有明显差别。本文综述了其在结构功能及与疾病关系的研究进展。 关键词细胞外基质；金属蛋白酶; ADAM TS 。 基质的合成和降解参与了一系列生理和病理生理过程,包括血管生成、细胞凋亡、肿瘤转移、炎症发生等,而降解基质的蛋白酶在其中起着关键性的作用。目前已知的参与基质重构的蛋白水解酶包括丝氨酸蛋白酶﹑酪氨酸蛋白酶﹑半胱氨酸蛋白酶﹑金属蛋白酶等。ADAMTS ( a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs,ADAMTS) 意为含Ⅰ 型血小板结合蛋白基序( TSP )的解聚蛋白样金属蛋白酶,
是继基质金属蛋白酶MMPs后新发现的一类Zn2+依赖的分泌型金属蛋白酶。ADAMTSs家族与解聚蛋白样金属蛋白酶ADAMs 及基质金属蛋白酶MM Ps同属于金属蛋白酶家族, 但对它的了解远不如后两者清晰。ADAMTSs区别于MMPs和其他金属蛋白酶的主要结构特点是羧基端含有至少一个TSP基序。与MM Ps相比, ADAMTSs 底物谱相对狭窄; 与锚定在细胞膜上的ADAMs 相比, ADAMTSs 属于分泌型蛋白酶, 可由巨噬细胞、血管内皮细胞、平滑肌细胞、成纤维细胞等多种细胞合成和分泌，通常结合于基质上。目前在人类已找到19个ADAMTSs成员,部分成员的特异性底物及重要功能正逐步被人们认识,但仍有一些新基因被陆续克隆并等待功能的揭晓。ADAMTS家族与疾病有着密切的关系, 如ADAMTS-2 基因突变可以导致羊和牛的皮肤脆性综合征,而在人类则可以导致V IIc 型Ehlers-Danlos 综合征( EDS) ; ADAM TS-13 的功能缺失则导致血栓性血小板减少性紫癜( TTP ) ; 在关节炎病人的关节滑液中则可以发现ADAMTS-4和ADAM TS-5 的明显升高等等,这些证据表明ADAMTS家族可能在体内多种疾病中发挥着关键性作用, 也为疾病的诊断和治疗提供了新的靶点。以下将对ADAMTSs 家族的主要成员就其结构、作用底物、生理功能及与疾病关系的研究进展作一综述。 一、ADAMTSs的结构ADAMTSs家族一共有19个成员, 大多以无活性的酶原形式存在。ADAMTS的结构域依