METALLOPROTEINASES : 특성, 기능 및 유형 - 생물학 - 2025

메탈 또는 메탈로는 단백질을 분해하는 효소이며, 활성을 갖는 금속 원자의 존재를 필요로한다. 세포가 수행하는 모든 활동의 실행 부분은 효소입니다.

많은 단백질이 구조적 역할을하지만 대부분은 아니지만 많은 단백질이 일부 촉매 활성을 나타냅니다. 이러한 효소 그룹은 다른 단백질을 분해하는 역할을합니다.

금속 단백질 MMP2의 구조. Wikimedia Commons의 Emw에서 가져오고 편집했습니다.

이 효소를 총칭하여 프로테아제 또는 프로테아제라고합니다. 금속 원자가 활성화되어야하는 프로테아제 그룹을 메탈로 프로테아제라고합니다.

풍모

일반적으로 프로테아제는 세포에서 중요하고 수많은 작업 그룹을 수행합니다. 무엇보다도 가장 세계적인 과제는 세포에 존재하는 단백질의 전환을 허용하는 것입니다.

즉, 오래된 단백질을 제거하고 새로운 단백질로 대체 할 수 있습니다. 새로운 단백질은 번역 과정에서 리보솜에서 새로 합성됩니다.

특히 메탈 로프 로테이나 제의 가장 중요한 역할은 세포의 행동을 조절하는 것입니다. 이것은 전사 조절제, 반응 매개체, 수용체, 구조 막 단백질 및 내부 세포 기관 등의 존재와 시간을 조절함으로써이 특정 그룹의 프로테아제에 의해 달성됩니다.

분해 방식에 따라 메탈로 프로테아제를 포함한 프로테아제는 엔도 프로테아제 (메탈로 엔도 프로테아제) 또는 엑소 프로테아제 (메탈로 엑소 프로테아제)로 분류됩니다.

전자는 단백질의 한쪽 끝에서 단백질을 분해합니다 (즉, 아미노 또는 카르 복실). 반면 엔도 프로테아제는 특정 특이성을 가지고 단백질 내부를 절단합니다.

금속 단백 분해 효소의 일반적인 특성

Metalloproteinases는 아마도 존재하는 6 가지 프로테아제 중 가장 다양한 그룹 일 것입니다. 프로테아제는 촉매 메커니즘에 따라 분류됩니다. 이러한 그룹은 시스테인, 세린, 트레오닌, 아스파르트 산, 글루탐산 및 금속 단백 분해 효소의 프로테아제입니다.

모든 금속 단백 분해 효소는 촉매 절단을 수행하기 위해 금속 원자가 필요합니다. 금속 단백 분해 효소에 존재하는 금속은 주로 아연을 포함하지만 다른 금속 단백 분해 효소는 코발트를 사용합니다.

그 기능을 수행하기 위해서는 금속 원자가 단백질과 조화롭게 결합되어야합니다. 이것은 4 개의 접점을 통해 이루어집니다.

그들 중 3 개는 하전 된 아미노산 히스티딘, 라이신, 아르기닌, 글루타메이트 또는 아스 파르 테이트 중 하나를 사용합니다. 네 번째 좌표 점은 물 분자에 의해 만들어집니다.

분류

International Union of Biochemistry and Molecular Biology는 효소 분류 시스템을 구축했습니다. 이 시스템에서 효소는 문자 EC와 네 개의 숫자로 된 코딩 시스템으로 식별됩니다.

첫 번째 숫자는 작용 메커니즘에 따라 효소를 식별하고이를 6 개의 큰 클래스로 나눕니다. 두 번째 숫자는 그들이 작용하는 기질에 따라 구분합니다. 다른 두 숫자는 더 구체적인 나눗셈을 수행합니다.

금속 단백 분해 효소는 가수 분해 반응을 촉매하기 때문에이 분류 시스템에 따라 번호 EC4로 식별됩니다. 또한, 그들은 펩타이드 결합에 작용하는 모든 가수 분해 효소를 수용하는 서브 클래스 4에 속합니다.

Metalloproteinases는 나머지 proteinase와 마찬가지로 공격하는 폴리펩티드 사슬의 위치에 따라 분류 할 수 있습니다.

-Metaloproteinases 엑소 펩 티다 제

그들은 폴리펩티드 사슬의 말단 아미노산의 펩티드 결합에 작용합니다. 두 개의 촉매 금속 이온을 갖는 모든 금속 단백 분해 효소와 일부는 단일 금속 이온을 갖는 것이 여기에 포함됩니다.

-Metaloproteinases 엔도 펩 티다 제

이들은 폴리펩티드 사슬 내의 모든 펩티드 결합에 작용하여 2 개의 저 분자량 폴리펩티드 분자를 생성합니다.

단일 촉매 금속 이온을 가진 많은 금속 단백 분해 효소는 이러한 방식으로 작용합니다. 여기에는 매트릭스 메탈 로프 로테이나 아제와 ADAM 단백질이 포함됩니다.

매트릭스 메탈 로프 로테이나 제 (MMP)

이들은 세포 외 기질의 일부 ​​성분에 촉매 작용을 할 수있는 효소입니다. 세포 외 기질은 조직의 일부이며 세포 외부에서 발견되는 모든 물질과 물질의 집합입니다.

그들은 생리적 과정에 존재하는 큰 그룹의 효소이며 많은 조직의 형태 및 기능적 변화에 참여합니다.

예를 들어 골격근에서는 근육 조직의 형성, 재 형성 및 재생에 매우 중요한 역할을합니다. 그들은 또한 세포 외 기질에 존재하는 다양한 유형의 콜라겐에 작용합니다.

콜라게나 제 (MMP-1, MMP-8, MMP-13, MMP-18)

세포 사이에서 발견되는 I 형, II 형 및 III 형 콜라겐에 작용하는 가수 분해 효소. 이 물질의 이화 작용의 생성물은 변성 콜라겐 또는 젤라틴을 얻습니다.

척추 동물에서이 효소는 섬유 아세포와 대 식세포와 같은 다른 세포와 상피 세포에 의해 생성됩니다. 그들은 또한 세포 외 기질의 다른 분자에도 작용할 수 있습니다.

젤라 티나 제 (MMP-2, MMP-9)

그들은 유형 I, II 및 III 콜라겐의 이화 과정을 돕습니다. 그들은 또한 콜라게나 아제의 작용 후에 얻은 변성 콜라겐 또는 젤라틴에 작용합니다.

스트로마 리신 (MMP-3, MMP-10, MMP-11)

이들은 IV 형 콜라겐 및 콜라겐과 관련된 세포 외 기질의 다른 분자에 작용합니다. 젤라틴에 대한 활성은 제한적입니다.

스트로마 리신 MMP3 매트릭스 메탈 로프 로테이나 제의 구조. Wikimedia Commons의 Emw에서 가져오고 편집했습니다.

마트 리리 신 (MMP-7, MMP-26)

이들은 기저막의 일부입니다. 그들은 매트릭스에있는 다른 금속 단백 분해 효소의 단백질 분해 활동에 참여합니다.

네 프리 리신

네 프리 리신은 아연을 촉매 이온으로하는 매트릭스 메탈 로프 로테이나 제입니다. 아미노 말단 소수성 잔기에서 펩티드를 가수 분해하는 역할을합니다.

이 효소는 신장, 뇌, 폐, 혈관 평활근, 내피, 심장, 혈액, 지방 세포 및 섬유 아세포를 포함한 수많은 기관에서 발견됩니다.

Neprilysin은 혈관 활성 펩티드의 대사 분해에 필수적입니다. 이 펩티드 중 일부는 혈관 확장 제로 작용하지만 다른 일부는 혈관 수축 효과가 있습니다.

안지오텐신 수용체의 억제와 함께 네 프리 실린의 억제는 심부전 환자의 치료에서 매우 유망한 대체 요법이되었습니다.

기타 매트릭스 메탈 로프 로테이나 제

위의 범주에 속하지 않는 금속 단백 분해 효소가 있습니다. 예를 들면 MMP-12가 있습니다. MMP-9; MMP-20; MMP-22; MMP-23 및 MMP-28.

-ADAM 단백질

ADAM (디 신테 그린 및 메탈로 프로테아제)은 메탈로 프로테아제 (디 신테 그린)로 알려진 메탈 로프 로테이나 아제 그룹입니다.

여기에는 세포막에 의해 세포에서 제외되는 단백질의 일부를 절단하거나 제거하는 효소가 포함됩니다.

특히 인간의 일부 ADAM에는 기능적 프로테아제 도메인이 없습니다. 주요 기능에는 정자 생성 및 정자 난자 융합에 대한 작용이 포함됩니다. 그들은 많은 뱀 독의 중요한 구성 요소입니다.

기타 기능 및 변경

단백질 변형

Metalloproteinases는 번역 후 과정에서 일부 단백질의 변형 (성숙)에 참여할 수 있습니다.

이것은 표적 단백질의 합성과 함께 또는 그 이후에 또는 그 기능을 발휘하기 위해 상주하는 최종 부위에서 발생할 수 있습니다. 이것은 일반적으로 표적 분자로부터 제한된 수의 아미노산 잔기의 절단으로 달성됩니다.

보다 광범위한 절단 반응에서는 표적 단백질이 완전히 분해 될 수 있습니다.

건강 효과

메탈 로프 로테이나 아제의 기능에 변화가 생기면 인체 건강에 원치 않는 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 다른 병리학 적 과정은 어떤 식 으로든이 중요한 효소 그룹의 참여를 포함합니다.

예를 들어, Matrix metalloproteinase 2는 자궁 내막 암을 포함한 암의 침입, 진행 및 전이에서 중요한 역할을합니다. 다른 경우 MME 항상성의 변경은 관절염, 염증 및 일부 유형의 암과 관련이 있습니다.

마지막으로, 금속 단백 분해 효소는이를 생산하는 개인의 생리와 직접 관련이없는 다른 기능을 자연적으로 수행합니다. 예를 들어, 일부 동물의 경우 생존 방식에서 독극물 생성이 중요합니다.

사실, 많은 뱀의 독에는 생물 활성 화합물의 복잡한 혼합물이 포함되어 있습니다. 그중에는 출혈, 조직 손상, 부종, 괴사 등을 유발하는 여러 가지 금속 단백 분해 효소가 있습니다.

관련 병리

MMP 계열의 효소가 다양한 질병의 발병에 참여한다는 것을 확인할 수있었습니다. 피부 질환, 혈관 기능 장애, 간경변, 폐 폐기종, 뇌 허혈, 관절염, 치주염 및 암 전이 등이 있습니다.

매트릭스 메탈 로프 로테이나 제에서 발생할 수있는 다양한 형태는 다양한 유전 조절 메커니즘의 변경을 선호하여 유전 프로파일의 변화를 초래할 수 있다고 믿어집니다.

MMP와 관련된 병리의 발달을 억제하기 위해 천연 및 인공 모두의 다른 메탈로 프레이나 제 억제제가 사용되었습니다.

자연 억제제는 어류, 연체 동물, 조류 및 박테리아를 포함한 수많은 해양 생물에서 분리되었습니다. 합성 억제제는 일반적으로 촉매 금속 이온을 결합하고 비활성화하는 킬레이트 그룹을 포함합니다. 그러나 이러한 치료법으로 얻은 결과는 결정적이지 않았습니다.

치료 용도

Matrix metalloproteinases는 여러 치료 용도로 사용됩니다. 그들은 화상뿐만 아니라 다양한 유형의 궤양을 치료하는 데 사용됩니다. 그들은 또한 흉터 조직을 제거하고 장기 이식에서 재생 과정을 촉진하는 데 사용되었습니다.

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